Разработана новая технология взвешивания нанообъектов с точностью одного аттограмма

Учeныe и инжeнeры из Мaссaчусeтскoгo тexнoлoгичeскoгo институтa рaзрaбoтaли и сoздaли нoвый взвeшeнный нaнoкaнaльный рeзoнaтoр (Suspended Nanochannel Resonator, SNR), микрoскoпичeскoe устрoйствo, спoсoбнoe измeрить вeс нaнoчaстиц и другиx oбъeктoв нaнoмaсштaбa с тoчнoстью oднoгo aттoгрaммa, миллиoннoй oт триллиoннoй чaсти грaммa. Изнaчaльнaя идeя тaкoгo мeтoдa взвeшивaния наночастиц принадлежит Скотту Мэналису (Scott Manalis), профессору Массачусетского технологического института, а сам метод заключается в измерении веса наночастицы в момент ее движения вместе с потоком жидкости через чрезвычайно узкий канал в кремниевой пластине. Этот метод уже был реализован в более ранее время, но последние его модификации позволили поднять разрешающую способность SNR-системы до значения в 0.85 аттограмма.

Основой SNR-системы является наноканал, заполненный специальной жидкостью. Участок этого наноканала проходит через крошечную кремниевую пластину, которая одновременно является частью резонатора, колеблющегося с большой частотой в полости вакуумной камеры. Наночастицы, клетки или другие нанообъекты перемешаются в канале, двигаясь вместе с потоком жидкости, их масса становится причиной изменения частоты колебаний кремниевой пластины, а значение этого изменения прямо пропорционально массе частиц и является главной измерительной величиной.

«Если вы будете пытаться измерить массу при помощи большого резонатора, это будет похоже на массивную доску большого трамплина для прыжков в воду, на конец которой села муха. Наличие или отсутствие мухи на конце такой доски не приведет к существенным различиям в частоте колебаний этой доски» — рассказывает профессор Мэналис, — «Поэтому, для того, чтобы создать функционирующую высокоточную систему измерения веса нанообъектов нам требуется изготовить резонаторы меньшего веса и габаритов».

Для достижения высокой точности измерения массы нанообъектов исследователи при помощи современных методов нанопроизводства изготовили микроскопическую консоль резонатора, размер которой составил всего 22.5 микрона. Кроме того, в отличие от предыдущих реализаций данной технологии вместо электростатического метода возбуждения колебаний резонатора был использован пьезоэлектрический метод.

«Теперь, с помощью нашего нового устройства мы сможем взвешивать вирусы, отдельные клетки и большинство видов наночастиц, которые используются в наномедицине и в промышленном производстве» — рассказывает профессор Мэналис, — «Такая возможность позволит людям более тщательно контролировать и управлять ходом процессов лечения некоторых видов заболеваний, а также и ходом некоторых нанотехнологических процессов».