Нанотрубки взвешивают отдельные атомы
Механические резонаторы активно применяются для “взвешивания” маленького количества адсорбированного на них вещества. Принцип действия таких устройств основан на уменьшении частоты колебаний при повышении массы адсорбента.
В отличие от стандартных весов-спектрометров, они не требуют предварительной ионизации частиц и разрешают выяснить как раз массу, а не отношение массы к заряду. Их чувствительность тем выше, чем меньше масса самого резонатора. В большинстве случаев для изготовления нанорезонаторов применяют травление и литографию.
Наряду с этим, но, они остаются достаточно большими по меркам наномира: их минимальные поперечные размеры составляют десятки нанометров, что не разрешает взвесить, к примеру, одну биологическую макромолекулу. Американские эксперты из University of California at Berkeley и Lawrence Berkeley National Laboratory сконструировали “нановесы” [1], в которых функцию резонатора делала углеродная нанотрубка длиной 254 нм и диаметром около 2 нм (см. рис.).
Изменение частоты колебаний нанотрубки пропорционально массе адсорбированных атомов
Один финиш нанотрубки жестко фиксировали на отрицательном электроде, а второй располагали на маленьком расстоянии d от хорошего электрода. Потому, что ток автоэмиссии I очень чувствителен к величине d, то соответствующая модуляция напряжения на электроде приводит к колебательным процессам нанотрубки, каковые, со своей стороны, изменяют I.
Опыт проводили в сверхвысоком вакууме при комнатной температуре. Чувствительность устройства при определении суммарной массы адсорбированных на нанотрубке атомов золота составила 1.3?10-25 кг?Гц-1/2, что эквивалентно 0.4MAu?Гц-1/2, где MAu – масса одного атома золота. Прошлый рекорд чувствительности улучшен сходу на четыре порядка.
Л. Опенов
- 1. K.Jensen et al., Nature Nanotechn. 3, 533 (2008).
Опубликовано вNanoWeek,
- Прошлая статья:Природа “шахматного порядка” в купратных ВТСП
- Следующая статья:Пиво будет оружием в борьбе с сердечно-раком и сосудистыми заболеваниями
