نانوحسگر جرمی برای محیط‌های آبی

فیزیک‌دانان آمریکایی موفق به ساخت یک حسگر جرمی شده‌اند که قادر است اشیای به وزن 2 فتوگرم را در محیط مایع وزن کند. این رزوناتورِ نانومکانیکی، که با یک سیال پر شده و اطراف آن را خلأ گرفته‌است، 1000 مرتبه از ادوات مشابه خود سبک‌تر بوده و شاخص کیفیت آن، 800 است.

فیزیک‌دانان آمریکایی موفق به ساخت یک حسگر
جرمی شده‌اند که قادر است اشیای به وزن 2 فتوگرم را در محیط مایع وزن کند.
این رزوناتورِ نانومکانیکی، که با یک سیال پر شده و اطراف آن را خلأ گرفته‌است،
1000 مرتبه از ادوات مشابه خود سبک‌تر بوده و شاخص کیفیت آن، 800 است. با
این حسگر می‌توان وزن یک مولکول زیستی نظیر باکتری را اندازه‌گیری کرد.

نانورزوناتور، پرتو کوچک ارزانی است که می‌تواند وزن اجسام کوچک نظیر تک‌رشته‌ی
DNA یا ویروس را تعیین کند و زمانی که جسم کوچک مورد نظر به پرتو می‌چسبد،
می‌تواند فرکانسی را تغییر دهد که پرتو در آن ارتعاش دارد. این تغییر
فرکانس ثبت شده و از آن در محاسبه‌ی وزن جسم استفاده می‌شود.

 

 
 
یکی از اشکالات اصلی این دستگاه این است که
در محیط‌های آبی عملکرد مناسبی ندارد و این محدودیت مانع بسیار بزرگی در
استفاده از آن در سیستم‌های زیستی به شمار می‌رود. دلیل این محدودیت هدر
رفتن انرژی زیاد در حین حرکت دادن پرتو لرزان درون محلول است. برای تصور
بهتر این مشکل، سختی حرکت بازو‌هایتان در آب استخر را به یاد بیاورید.

گروه تحقیقاتی هارولد کرایگهد در دانشگاه کرنل، این مشکل را حل کردند، آنها
برای این کار درون رزوناتور را با یک سیال پر کرده، اطراف آن یک دستگاه
خلأکننده قرار دادند. این چیدمان حرکت آزادانه‌ی رزوناتور را درون محیط آبی
تضمین می‌کند. پیش از این چنین چیدمانی تنها برای ادوات لرزاننده‌ی
میکرومقیاس به کار رفته، که قادر است یک سلول را وزن کند؛ اما رزوناتوری
جدید، 1000 مرتبه از این دستگاه کوچک‌تر، و شاخص کیفیت آن نیز 800 است؛
درحالی که رزوناتور قبلی دارای شاخص کیفیتی بین 1-10 می‌باشد. شاخص کیفیت
نشانه‌ی عملکرد خوب چنین دستگاه‌هایی است و بالا بودن آن، نشان از حساسیت
بالای آن داشته، می‌تواند راحت‌تر جرم ماده‌ی مورد نظر را به دست آورد.

این دستگاه هم‌اکنون می‌تواند 2 فتوگرم را اندازه‌گیری کند که این رقم ما
را به اندازه‌گیری جرم یک ویروس در یک سیال، بسیار نزدیک می‌کند. محققان
این پروژه معتقدند که اگر بتوانند پایداری فرکانس را بهبود ببخشند یا شاخص
رزوناتور را بالاتر ببرند و به طبع آن حداقل جرم قابل اندازه‌گیری را کاهش
دهند، قادر خواهند بود وزن یک مولکول DNA و یا حتی یک پروتئین را نیز
اندازه‌گیری کنند.

این نوع اندازه‌گیری‌ها ما را قادر می‌سازد تا به مطالعات بنیادینی در زیست‌شناسی
بپردازیم و احتمالاً بتوانیم به درک بهتری از بیماری‌ها دست یابیم؛ برای
مثال می‌توان اندازه‌ی الیگومرهای آمیلوید بتا را که نقش حیاتی در بروز
بیماری آلزایمر دارد، به دست آورد.