美制成世界上最灵敏的秤 可称出氙原子束重量

http://www.sciencehuman.com   科学人 网站  2005-04-03

    本报华盛顿3月30日电 美国加州理工学院制成世界上最灵敏的秤，可称量相当于10万亿亿分之一克的氙原子束重量。其基本单位为1仄克（汉语发音为Ze，即10的负21次方）克，大致相当于单个蛋白质分子的质量。这种最灵敏的秤创造了测量最小重量的世界纪录。
　　制成这种极灵敏秤的关键是一个在磁场中振动的小叶片，其上依附的导线产生电压。当原子或分子被置于叶片表面时，它们会将其压弯，降低了振动频率，从而改变电压。这一技术有可能用于制造根据重量来鉴别单一分子的器件，而这种极为灵敏的探测器在医学和环境监测中将十分有用。
　　2000年，加州理工学院的洛克斯与同事曾采用10000纳米长、260纳米厚的硅叶片，称量出质量为1微微微克的金原子束。加州理工学院的科学家小组现在改进了这一装置，使这种秤的灵敏度提高了1000倍。他们改用碳化硅而不是硅来制造振动叶片，使其更坚硬也更小，整片叶片仅1000纳米长，并增加了其振动频率，从33兆赫增至190兆赫，从而可探测被搁置在叶片上的待测物体的更小质量。洛克斯同时也改进了测量电压的放大器和转换器的精度。
　　曾是洛克斯的学生、现在波士顿大学就职的艾肯希评价说：“我认为这是制造精密秤中迈出的一大步。这也是第一次，人类能够考虑拥有称量单一分子的装置。”但是要想利用该装置根据重量来鉴别蛋白质，精密秤必须再灵敏1000倍，即能秤出1幺克（10的负24次方）克，这相当于单个氢原子的质量。
　　艾肯希说：“如果能达到这一步，利用在一滴血中发现的单一标记分子，或分析单个细胞内部运作方式和信号图形，就能使用精密秤来诊断早期阶段疾病。”现有的“蛋白质芯片”和质谱仪诊断疾病还不够灵敏，因为必须对一大群细胞的测量取平均值，往往会得到混乱的信息。

    [科技日报]

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