世(shì)界最靈敏秤研製成功(gōng) 可稱量氙原子束(shù)重量 (2005-04-07)
發布時間:2007-12-04
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美國加州理工學院(yuàn)製成世界上最靈敏的秤,可稱量相當於10萬億億分之一克的氙原子束重量。其(qí)基本單位為1仄克(漢語發音為Ze,即10的負21次方)克(kè),大致相當於單個蛋白質分子的(de)質(zhì)量。這(zhè)種最靈敏的秤創造(zào)了測量最小重量的世界紀錄。
製成這種極(jí)靈敏秤(chèng)的關鍵是一個在磁場中振動(dòng)的小葉(yè)片,其(qí)上依附的導線產生電壓(yā)。當原子或分(fèn)子被(bèi)置於葉片表麵時,它們會將其壓彎,降低了振動頻率,從(cóng)而改變電(diàn)壓。這一技術有可能用於製造根據重量來鑒別單一分(fèn)子的器件,而這種極為靈敏的探測器在醫(yī)學和環境監測中將十分有用。
2000年,加州理工學院的洛克斯與同事曾采用 10000納米長、260納米厚的矽(guī)葉片,稱量出質量為1微微微克的金原子束。加(jiā)州理工(gōng)學院的科(kē)學家小組現(xiàn)在改進(jìn)了這(zhè)一裝置,使這種秤的(de)靈敏度提高了1000倍。他們改用碳化矽而不是矽來製造振動葉片,使其更堅硬也更小,整片葉(yè)片僅1000納(nà)米長,並增加(jiā)了其振動頻率,從33兆赫增至190兆赫,從而可探測被擱置在葉片上的待測物體的更小質量。洛克斯同時也改(gǎi)進了測量電壓的(de)放大器和轉換器的精度(dù)。
曾是洛克斯的學生、現在波(bō)士頓大學就職的艾(ài)肯希評價說:“我認為這是製造精(jīng)密秤中邁出的一大步(bù)。這也是第一次,人類能夠考慮擁有稱量單一分子的裝置。”但是要想利用(yòng)該裝置根據重量來鑒別蛋白質,精密秤必須再靈敏1000倍,即能秤出1幺(yāo)克(10的負24次方)克,這相當於單個氫原子的質量。
艾肯希說:“如果能(néng)達到這一步,利用在一滴血(xuè)中(zhōng)發現的(de)單(dān)一(yī)標記分子,或分析單(dān)個細胞內部運(yùn)作方式和信號圖形,就能使用精密秤來診斷早期階段疾病。”現有(yǒu)的“蛋白質芯片”和質譜儀診斷疾病還不夠靈敏,因為必須對一大群細胞的測量取平均(jun1)值,往往會得(dé)到混亂的信(xìn)息。