An electron scanning micrograph of the molecule-weighing device. When a molecule lands on the bridge-like portion at the center, it vibrates at a frequency that indicates its mass. © Caltech/Scott Kelberg and Michael Roukes

Американские ученые разработали самые чувствительные на сегодняшний день весы. Они позволяют выяснить массу одной молекулы, чего до сих пор никому не удавалось.

До этого наиболее точным способом взвешивания молекул была масс-спектрометрия – метод, основанный на ионизации взвеси молекул и регистрации их взаимодействия с электромагнитным полем. Однако единственную молекулу таким способом взвесить нельзя.

Исследователи из Калифорнийского технологического института использовали принципиально иной подход. Сенсор нановесов представляет собой вибрирующую мостовидную конструкцию. Попадание на ее поверхность молекулы вызывает два вида вибрации – раскачивание из стороны в сторону и S-образное волновое движение в вертикальной плоскости. Точная регистрация этих колебаний позволяет вычислить точку сенсора, куда попала молекула, а зная эту точку и характеристики колебаний можно вычислить массу молекулы.

В эксперименте устройство, на разработку которого ушло 10 лет, с высокой точностью измерило массу одной молекулы антитела – иммуноглобулина М.

Исследователи рассчитывают, что нановесы найдут применение в клеточной и молекулярной биологии, а также в изучении наночастиц, например, при экологических исследованиях. Один из разработчиков Майкл Рукс отметил, что технология изготовления наноэлектромеханического вибратора схожа с печатанием транзисторов в интегральных микросхемах, поэтому теоретически можно изготовить весы из десятков тысяч сенсоров, связанных друг с другом.