Наноэлектромеханический масс-спектрометр

Для измерения массы молекул химики и биологи обычно используют заимствованный у физиков метод масс-спектроскопии. Он позволяет проводить измерения быстро и с высокой точностью, но имеет существенный недостаток: молекулы обязательно должны быть заряжены

Фактически масс-спектроскопия дает информацию не о массе, а об отношении массы к заряду, и если заряд молекулы точно неизвестен (как часто бывает), то и о ее массе ничего определенного сказать нельзя. Да и не любые молекулы легко поддаются ионизации. В работе [1] ученые из США (California Institute of Technology) и Канады (National Institute for Nanotechnology) разработали элегантную методику измерения массы нейтральных молекул, основанную на использовании электромеханических систем (NEMS), а именно – нанорезонаторов (рис.1).

Adsorbtsija.jpegРис.1. Адсорбция молекул нанорезонатором

Увеличение массы нанорезонатора при адсорбции молекулы приводит к уменьшению его резонансной частоты fr на величину, зависящую от массы этой молекулы. Тонкий момент состоит в том, что сдвиг Δfr зависит еще и от того, на каком именно участке резонатора адсорбирована молекула (чем она ближе к центру закрепленной с обоих концов пластинки резонатора, тем больше Δfr). В идеале нужно всякий раз определять положение адсорбированной на резонаторе частицы. Авторы [1] избрали другой, более простой путь. Они рассчитали диаграмму распределения Δfr в предположении, что адсорбированные молекулы с одинаковой вероятностью оказываются в любой точке резонатора, а затем использовали это распределение при обработке экспериментальных данных. После отладки методики на наночастицах Au диаметром 2.5 нм были определены массы молекул белков (рис.2).

Izmenenie_chastoty.jpegРис.2. Изменение резонансной частоты при адсорбции молекул двух различных белков

Заметим, что для измерения массы адсорбентов в режиме реального времени вовсе не обязательно знать координату места адсорбции. Вместо этого можно одновременно регистрировать сдвиги Δfr не одной, а нескольких (как минимум – двух) резонансных мод. Так что у NEMS-масс-спектроскопии есть потенциал для дальнейшего совершенствования.

Л.Опенов

  • 1. A.K.Naik et al., Nature Nanotechnol. 4, 445 (2009)
Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 3.7 (3 votes)
Источник(и):

«ПерсТ»: Наноэлектромеханический масс-спектрометр



nacharar аватар

Простите, что не совсем по делу. Нельзя ли связаться с автором? У меня есть предложение, которое может его заинтересовать. Я работаю в журнале «Техника – молодёжи». Если можно, прошу дать автору мой мэйл. Если нельзя, прошу меня известить. Спасибо.