Hunter
Elkészült a világ legérzékenyebb mérlege
A világ legérzékenyebb mérlege már képes egy xenonatomokból álló csoport észlelésére is, ami súlyát tekintve több milliárdszor kisebb egyetlen grammnál. Egy zeptogramm (10-21 gramm) nagyjából egy fehérjemolekula tömege, észlelése pedig új rekordnak számít.
A fenti vívmány olyan jövőbeli eszközök előtt nyitja meg az utat, melyek képesek súly alapján azonosítani különálló molekulákat, a gyógyászati és a környezetvédelmi elemzésekben felbecsülhetetlen értékű, rendkívüli érzékenységű szenzorokkal látva el a világot. A mérleg kulcsa egy parányi lapban rejlik, ami egy mágneses mezőben rezeg, elektromos feszültséget hozva létre egy csatlakoztatott vezetékben. Amikor atomokat vagy molekulákat helyeznek a felszínére, a rezgés frekvenciája csökken, megváltoztatva a feszültséget.
A tömeg mérése a feszültség figyelésével történik
2000-ben Michael Roukes és kollégái a Kaliforniai Műszaki Intézetnél, a Caltechnél egy 10 000 nanométer hosszú és 260 nanométer vastag szilíciumlapot alkalmaztak aranyatomok mérésére, melyek tömege egy attogramm (10-18 gramm) volt. A Caltech csapata azonban módosította ezt az eszközt, ezerszer pontosabbá téve a mérleget. A szilicíumot szilíciumkarbid váltotta fel, ami erősebbé és kisebbé, mindössze 1000 nanométer hosszúságúvá tette a lapot. Emellett rezgési frekvenciáját 33-ról 190 MHz-re növelték, mindez lehetővé tette jóval kisebb súlyok észlelését is. Roukes javított a feszültség méréséért felelős erősítők és jelátalakítók precizitásán is.
Egy molekuláris mennyiségek mérésére szolgáló laboratóriumi mérleg
"Úgy vélem elég nagy lépést tettek" - mondta Kamil Ekinci, aki az attogrammos munkánál Roukes tanítványa volt. "Ez az első alkalom, hogy olyan eszközökben gondolkozhatunk, melyek képesek egyetlen molekula súlyának megmérésére." Ahhoz azonban, hogy a fehérjéket súlyuk alapján azonosíthassák, a mérlegeknek további ezerszeres értéket kell ugraniuk a pontossági skálán, azaz képesnek kell lenniük a joktogramm (10-24 gramm), avagy a különálló hidrogénatomok mérésére. Ha ezt is sikerül elérni az új eszközök segítségével egyetlen csepp vérből fel lehet majd ismerni a betegségeket, vagy elemezhetővé válik egy sejt belső működése és jelző sémái.
Több elhárítandó akadály is akad a különálló molekulák mérésében, figyelmeztet Harold Craighead, az ithacai Cornell Egyetem munkatársa, aki csoportjával szintén mért már attogramm tömegeket rezgő csíkok segítségével. "Különbséget kell tennünk a xenon és az arany, valamint az élőlényektől származó anyagok között" - mondta. Roukes csíkját részleges vákumban tartja, így védekezve a levegő általi szennyezéstől. Az atomokat xenonatomok vagy nitrogénmolekulák által alkotott gáz befújásával helyezik a mérleg lapjára. Craighead azonban rámutat, hogy a tényleges alkalmazás esetében a molekula - ami valószínűleg biológiai lesz - egy oldatban, feltehetően vérben fog elhelyezkedni, amit befújás előtt el kell különíteni.
Alternatív megközelítésként Craighead antitestekkel vonja be a lapot, ami így kiragad egy bizonyos fehérjét az oldatból. Módszerének egy másik előnye, hogy nem kell a pontos súlyt megmérniük, mivel az antitest adott, ezért a frekvenciában bekövetkező bármilyen változás azt jelzi, hogy a fehérje jelen van.
A fenti vívmány olyan jövőbeli eszközök előtt nyitja meg az utat, melyek képesek súly alapján azonosítani különálló molekulákat, a gyógyászati és a környezetvédelmi elemzésekben felbecsülhetetlen értékű, rendkívüli érzékenységű szenzorokkal látva el a világot. A mérleg kulcsa egy parányi lapban rejlik, ami egy mágneses mezőben rezeg, elektromos feszültséget hozva létre egy csatlakoztatott vezetékben. Amikor atomokat vagy molekulákat helyeznek a felszínére, a rezgés frekvenciája csökken, megváltoztatva a feszültséget.
A tömeg mérése a feszültség figyelésével történik
2000-ben Michael Roukes és kollégái a Kaliforniai Műszaki Intézetnél, a Caltechnél egy 10 000 nanométer hosszú és 260 nanométer vastag szilíciumlapot alkalmaztak aranyatomok mérésére, melyek tömege egy attogramm (10-18 gramm) volt. A Caltech csapata azonban módosította ezt az eszközt, ezerszer pontosabbá téve a mérleget. A szilicíumot szilíciumkarbid váltotta fel, ami erősebbé és kisebbé, mindössze 1000 nanométer hosszúságúvá tette a lapot. Emellett rezgési frekvenciáját 33-ról 190 MHz-re növelték, mindez lehetővé tette jóval kisebb súlyok észlelését is. Roukes javított a feszültség méréséért felelős erősítők és jelátalakítók precizitásán is.
Egy molekuláris mennyiségek mérésére szolgáló laboratóriumi mérleg
"Úgy vélem elég nagy lépést tettek" - mondta Kamil Ekinci, aki az attogrammos munkánál Roukes tanítványa volt. "Ez az első alkalom, hogy olyan eszközökben gondolkozhatunk, melyek képesek egyetlen molekula súlyának megmérésére." Ahhoz azonban, hogy a fehérjéket súlyuk alapján azonosíthassák, a mérlegeknek további ezerszeres értéket kell ugraniuk a pontossági skálán, azaz képesnek kell lenniük a joktogramm (10-24 gramm), avagy a különálló hidrogénatomok mérésére. Ha ezt is sikerül elérni az új eszközök segítségével egyetlen csepp vérből fel lehet majd ismerni a betegségeket, vagy elemezhetővé válik egy sejt belső működése és jelző sémái.
Több elhárítandó akadály is akad a különálló molekulák mérésében, figyelmeztet Harold Craighead, az ithacai Cornell Egyetem munkatársa, aki csoportjával szintén mért már attogramm tömegeket rezgő csíkok segítségével. "Különbséget kell tennünk a xenon és az arany, valamint az élőlényektől származó anyagok között" - mondta. Roukes csíkját részleges vákumban tartja, így védekezve a levegő általi szennyezéstől. Az atomokat xenonatomok vagy nitrogénmolekulák által alkotott gáz befújásával helyezik a mérleg lapjára. Craighead azonban rámutat, hogy a tényleges alkalmazás esetében a molekula - ami valószínűleg biológiai lesz - egy oldatban, feltehetően vérben fog elhelyezkedni, amit befújás előtt el kell különíteni.
Alternatív megközelítésként Craighead antitestekkel vonja be a lapot, ami így kiragad egy bizonyos fehérjét az oldatból. Módszerének egy másik előnye, hogy nem kell a pontos súlyt megmérniük, mivel az antitest adott, ezért a frekvenciában bekövetkező bármilyen változás azt jelzi, hogy a fehérje jelen van.
