미소의 욕실 규모와 마찬가지로, 작은 진동 기즈모는 개별 분자의 무게를 측정 할 수 있다고 물리학 자 팀은보고했다. 새로운 장치는 분자 질량을 측정하는 과학 인 새로운 질량 분광 영역을 개방하여이를 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나이 기술의 궁극적 인 유용성에 대한 의견은 다릅니다.
메릴랜드 Gaithersburg에있는 National Institute of Standards and Technology의 생물 물리학자인 John Kasianowicz는“이것이 일반화 된 질량 분광법에 적용 할 수있을 것입니다. "그러나 나는 이것이 큰 발전이라고 생각한다."
전통적인 질량 분광법은 자기장을 사용하여 전기 하전 분자의 경로를 구부립니다. 그들의 길이 얼마나 구부러 지는가는 질량을 드러냅니다. 그러나이 기술은 양성자보다 약 백만 배의 점보 생체 분자에 이상적이지 않습니다. 예를 들어,이 무거운 분자는 너무 천천히 움직여 자기장의 다른쪽에 앉아있는 종래의 입자 검출기를 트리거하지 않습니다.
그래서 과학자들은 대안을 탐구하고 있습니다. 10 년 이상, Pasadena의 California Institute of Technology (Caltech)의 Michael Roukes와 그의 팀은 실리콘과 같은 재료를 조각하는 작은 진동 빔을 실험 해 왔습니다. 약 1 조의 그램의 무게로, 그러한 빔은 일반적으로 계곡에 매달린 다리와 같이 틈새가 있으며, 초당 수백만 사이클에서 나란히 진동 할 수 있습니다.
원칙적으로, 그러한 장치는 분자의 질량을 측정 할 수있다 :분자가 그러한 빔에 고착 될 때 (물리 흡착이라고 불리는 과정을 통해) 첨가 된 질량은 빔이 더 낮은 주파수에서 진동하게한다. 따라서 분자의 질량을 측정하기 위해서는 연구원들이 주파수 이동 만 측정하면됩니다.
그러나 장애가 있습니다. 주파수 이동은 또한 빔의 분자가 어디에 있는지에 따라 달라져 빔의 중간에 가벼운 분자가 착륙하면 한쪽 끝에 더 가까운 무거운 분자와 동일한 주파수 이동을 생성 할 수 있습니다.
.이제 Roukes, 그의 박사 후 Mehmet Selim Hanay, Caltech의 동료들과 Grenoble의 프랑스 원자 에너지위원회 동료들은 그 모호함을 주변에 찾았습니다. 핵심은 이번 달 Nature Nanotechnology 에서 다리를 동시에 동시에 흔들어 두는 것입니다. .
기타 줄과 마찬가지로, 다리는 뚜렷한 움직임 패턴 또는 모드로 진동 할 수 있으며, 각각 고유 한 주파수가 있습니다. 가장 낮은 주파수 모드에서 전체 빔은 좌우로 튀어 나옵니다. (그림, 오른쪽 상단 삽입물 참조) 다음 고주파수 모드에서 브리지의 두 절반은 반대 방향으로 반대쪽으로 반대쪽으로 고정되어 있으며 중앙의 지점은 정지 상태로 유지됩니다. (그림, 아래쪽 왼쪽 삽입물 참조) 실제로 빔은이 두 모드에서 한 번에 진동 할 수 있습니다. 분자가 다리에 달라 붙으면 두 모드의 주파수를 다른 양으로 낮 춥니 다. 이 두 주파수 교대 근무에서 과학자들은 빔에 대한 분자의 위치와 질량을 모두 추론 할 수 있습니다.
이를 증명하기 위해, 그들은 진동 실리콘 빔에 걸리면서 금 나노 입자의 질량을 측정했습니다. 두 번째 원칙 증명 시연에서, 그들은 10 마이크로 미터 길이, 300 나노 미터, 160 나노 미터의 비슷한 다리에 항체 인간 면역 글로불린 M 착륙의 분자의 질량을 측정했습니다. 분자는 일반적으로 다중 단위 복합체를 형성하기 위해 함께 뭉개지고 연구자들은 각 복합체의 단위 수를 해결했습니다.
.Kasianowicz는 개별 분자를 측정 할 수있는 다른 기술이 많지 않다고 말했다. 예를 들어, 그와 동료들은 개별 분자가 나노 미터 크기의 모공에 갇히는 방법을 개발했습니다. 그러나 자신의 방법과 비교할 때 진동 빔은 더 많은 응용 분야를 가질 수 있다고 말합니다. 특히 많은 빔을 단일 칩에 넣을 수 있다면 그는 말합니다. "이것은 질량 분광법의 질레트 면도기가 될 수있는 기회가있다"고 그는 말했다. "칩을 3-4 번 사용한 다음 버리십시오."
Roukes는 진동 빔 기술이 전통적인 질량 분석법으로 발끝까지 갈 수 있다고 생각합니다. 예를 들어, 그는 센서 어레이를 사용하여 인간 혈장 혈청의 모든 단백질 인 소위 혈장 프로테옴을 식별합니다.
그 제안은 눈썹을 높입니다. 내쉬빌의 밴더빌트 대학 (Vanderbilt University)의 분석 화학자 인 존 맥린 (John McLean)은“우리는 많은 혈장 프로테옴 작업을하고 있으며, 아이디어는 실제로 그것을 확장하고있다. Roukes의 기술은 질량 만 측정하고 분자를 화학적으로 식별하지 않으므로 혈장 프로테옴의 Mishmash를 분류하는 데 도움이되지 않을 수 있습니다.
.
그럼에도 불구하고 McLean 은이 새로운 기술은 양성자보다 1 백만에서 1 천만 배 사이의 분자를 연구하는 데 이상적이며, 전통적인 질량 분광법에 비해 너무 무거운 범위이며 전자 현미경과 같은 다른 기술에는 너무 가벼워 졌다고 말합니다.
