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世界最靈敏秤研制成功 可稱量氙原子束重量 (2005-04-07)

發(fā)布時(shí)間:2007-12-04 作者: 來源: 瀏覽:1141
美國加州理工學(xué)院制成世界上最靈敏的秤,可稱量相當(dāng)于10萬億億分之一克的氙原子束重量。其基本單位為1仄克(漢語發(fā)音為Ze,即10的負(fù)21次方)克,大致相當(dāng)于單個(gè)蛋白質(zhì)分子的質(zhì)量。這種最靈敏的秤創(chuàng)造了測量最小重量的世界紀(jì)錄。 制成這種極靈敏秤的關(guān)鍵是一個(gè)在磁場中振動(dòng)的小葉片,其上依附的導(dǎo)線產(chǎn)生電壓。當(dāng)原子或分子被置于葉片表面時(shí),它們會將其壓彎,降低了振動(dòng)頻率,從而改變電壓。這一技術(shù)有可能用于制造根據(jù)重量來鑒別單一分子的器件,而這種極為靈敏的探測器在醫(yī)學(xué)和環(huán)境監(jiān)測中將十分有用。 2000年,加州理工學(xué)院的洛克斯與同事曾采用 10000納米長、260納米厚的硅葉片,稱量出質(zhì)量為1微微微克的金原子束。加州理工學(xué)院的科學(xué)家小組現(xiàn)在改進(jìn)了這一裝置,使這種秤的靈敏度提高了1000倍。他們改用碳化硅而不是硅來制造振動(dòng)葉片,使其更堅(jiān)硬也更小,整片葉片僅1000納米長,并增加了其振動(dòng)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(zhì)量。洛克斯同時(shí)也改進(jìn)了測量電壓的放大器和轉(zhuǎn)換器的精度。 曾是洛克斯的學(xué)生、現(xiàn)在波士頓大學(xué)就職的艾肯希評價(jià)說:“我認(rèn)為這是制造精密秤中邁出的一大步。這也是第一次,人類能夠考慮擁有稱量單一分子的裝置。”但是要想利用該裝置根據(jù)重量來鑒別蛋白質(zhì),精密秤必須再靈敏1000倍,即能秤出1幺克(10的負(fù)24次方)克,這相當(dāng)于單個(gè)氫原子的質(zhì)量。 艾肯希說:“如果能達(dá)到這一步,利用在一滴血中發(fā)現(xiàn)的單一標(biāo)記分子,或分析單個(gè)細(xì)胞內(nèi)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(xiàn)有的“蛋白質(zhì)芯片”和質(zhì)譜儀診斷疾病還不夠靈敏,因?yàn)楸仨殞σ淮笕杭?xì)胞的測量取平均值,往往會得到混亂的信息。
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