Japanische Wissenschaftler konstruierten Nanoskalen

Stimmgabel / Yabuno Lab./University of Tsukuba

Kann ein Molekül auf einer Waage gewogen werden? Wissenschaftler des Nationalen Instituts für fortgeschrittene Wissenschaft und Technologie und der Universität von Tsukuba (Japan) haben Waagen entwickelt , mit denen Objekte mit einem Gewicht von mehreren Nanogramm und einem Fehler von 1% gewogen werden können.

Während ein Team aus Tsukuba die Zellalterung ausschaltete , konstruierte das andere Nanoskalen, die einer mikroskopisch kleinen Stimmgabel ähnelten . Ein Vergleich damit ist kein Zufall - die Waage arbeitet nach dem Prinzip selbsterregter Schwingungen, wenn der Schwingkörper die Phase der Schwingungsquelle beeinflusst, was zu stabilen periodischen Bewegungen führt.

"Geräte basierend auf Doppelauslegern(hervorstehende Zähne), die früher hergestellt wurden, konnten das Vorhandensein von Masse nur feststellen, aber nicht quantitativ messen “, erklärt Hiroshi Yabuno, ein Universitätsprofessor. Unter seiner Führung bauten seine Absolventen eine neue Art von Nanodrähten.

Die Waage besteht aus einem Sandwich aus zwei Siliziumschichten, zwischen denen sich ein Isolator befindet. Ausleger haben eine Größe von 500 pro 100 Mikrometer. Tests wurden an Polystyrol-Mikrokugeln mit einem Durchmesser von 15 & mgr; m durchgeführt.

Nach dem Platzieren des zu wiegenden Objekts auf einem der Zähne werden Vibrationen vom piezoelektrischen Aktuator auf die Struktur ausgeübt. Aufgrund des Vorhandenseins eines Messobjekts an einem der Zähne unterscheiden sich die Schwingungen der Zähne voneinander. Dieser Unterschied wird von zwei Doppler-Vibrometern aufgezeichnet.

Wie Jabuno erklärt, erfordert ein solches Verfahren keine ultrareine Umgebung oder Vakuum für genaue Messungen. Es kann in Flüssigkeiten arbeiten, was besonders für Wissenschaftler wichtig ist, die mit einzelligen Organismen und Zellen arbeiten.

Zunächst wird dieses Verfahren verwendet, um mit DNA für ihre Hybridisierung und Charakterisierung zu arbeiten, d.h. die Unterschiede in der DNA in verschiedenen Zellen zu untersuchen. Solche Skalen werden auch dazu beitragen, Proteome auf zellulärer Ebene zu untersuchen.- eine Reihe von Zellproteinen, die vorhanden sind oder gemäß den Anweisungen in der DNA neu synthetisiert werden.

Dies ist nicht die erste Skala im Nanobereich. Im Jahr 2012 sammelten französische Physiker mikroskopische Skalen von vier Elektroden und einer damit verbundenen Vibrationsplatte, die auch eine ausreichende Empfindlichkeit aufweisen, um die Masse einzelner Proteinketten zu messen. Um die Frequenz von Schwingungen zu messen, liest ihre Version der Waage elektrische Messwerte von einer dünnen Schwingplatte.