可測(cè)量單分子質(zhì)量納米秤問世
日期：2012-09-05 08:10:30
就像浴室里的一臺(tái)小磅秤一樣，一個(gè)物理研究小組如今報(bào)告說，他們的一個(gè)搖擺的小發(fā)明已經(jīng)能夠測(cè)量單個(gè)分子的質(zhì)量。新的裝置為質(zhì)譜學(xué)敞開了一扇新的大門——這是一種通過測(cè)量分子質(zhì)量從而確定它們是什么的科學(xué)。然而，對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)的最終效用依然是眾說紛紜。
并未參與此項(xiàng)研究的美國(guó)馬里蘭州蓋瑟斯堡國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所的生物物理學(xué)家John Kasianowicz表示：“如何將其運(yùn)用到廣義質(zhì)譜學(xué)中去，時(shí)間會(huì)告訴我們一切。但我認(rèn)為這是一項(xiàng)巨大的進(jìn)步?！?/SPAN>
傳統(tǒng)質(zhì)譜學(xué)利用一個(gè)磁場(chǎng)來(lái)彎曲帶電分子的路徑。它們的路徑彎曲的程度揭示了它們的質(zhì)量。但這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于巨大的生物分子——其質(zhì)量大約是一個(gè)質(zhì)子的100萬(wàn)倍——并不理想。例如，這些巨大的分子移動(dòng)得異常緩慢，因此并不會(huì)觸發(fā)位于磁場(chǎng)另一端的傳統(tǒng)粒子探測(cè)器。因此科學(xué)家一直在探索其他的替代方法。10多年來(lái)，帕薩迪納市加利福尼亞理工學(xué)院（Caltech）的Michael Roukes及其研究小組嘗試了能夠切割出物質(zhì)——例如硅——的微小振動(dòng)梁。測(cè)量約一萬(wàn)億分之一克的重量，可使振動(dòng)梁在每秒周期內(nèi)產(chǎn)生數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的從一側(cè)到另一側(cè)的振動(dòng)。
原則上，這樣一種裝置能夠測(cè)量一個(gè)分子的質(zhì)量。當(dāng)一個(gè)分子黏附在這樣一個(gè)振動(dòng)梁上時(shí)（這一過程被稱為物理吸附），其額外的質(zhì)量促使振動(dòng)梁以一種低頻產(chǎn)生振動(dòng)。因此如果想要測(cè)量分子的質(zhì)量，研究人員只須測(cè)量頻移便可。
然而這里也有一個(gè)問題。這種頻移同時(shí)還取決于分子在振動(dòng)梁上落腳的位置，因?yàn)橐粋€(gè)較輕的分子停留在振動(dòng)梁中間所產(chǎn)生的頻移，同一個(gè)較重的分子落在振動(dòng)梁一端所產(chǎn)生的頻移是相同的。
如今，Roukes與他的博士后Mehmet Selim Hanay，及其在Caltech和法國(guó)原子能委員會(huì)的同事終于找到了一種解決辦法。關(guān)鍵就在于同時(shí)以兩個(gè)不同的頻率搖晃振動(dòng)梁。研究人員在8月份出版的《自然—納米技術(shù)》上報(bào)告了這一研究成果。
