就像浴室里的一臺小磅秤一樣，一個物理研究小組如今報告說，他們的一個搖擺的小發(fā)明已經(jīng)能夠測量單個分子的質(zhì)量。新的裝置為質(zhì)譜學(xué)敞開了一扇新的大門——這是一種通過測量分子質(zhì)量從而確定它們是什么的科學(xué)。然而，對于這項技術(shù)的最終效用依然是眾說紛紜。
并未參與此項研究的美國馬里蘭州蓋瑟斯堡國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所的生物物理學(xué)家John Kasianowicz表示：“如何將其運用到廣義質(zhì)譜學(xué)中去，時間會告訴我們一切。但我認為這是一項巨大的進步。”
傳統(tǒng)質(zhì)譜學(xué)利用一個磁場來彎曲帶電分子的路徑。它們的路徑彎曲的程度揭示了它們的質(zhì)量。但這項技術(shù)對于巨大的生物分子——其質(zhì)量大約是一個質(zhì)子的100萬倍——并不理想。例如，這些巨大的分子移動得異常緩慢，因此并不會觸發(fā)位于磁場另一端的傳統(tǒng)粒子探測器。因此科學(xué)家一直在探索其他的替代方法。 10多年來，帕薩迪納市加利福尼亞理工學(xué)院(Caltech)的Michael Roukes及其研究小組嘗試了能夠切割出物質(zhì)——例如硅——的微小振動梁。測量約一萬億分之一克的重量，可使振動梁在每秒周期內(nèi)產(chǎn)生數(shù)以百萬計的從一側(cè)到另一側(cè)的振動。
原則上，這樣一種裝置能夠測量一個分子的質(zhì)量。當(dāng)一個分子黏附在這樣一個振動梁上時(這一過程被稱為物理吸附)，其額外的質(zhì)量促使振動梁以一種低頻產(chǎn)生振動。因此如果想要測量分子的質(zhì)量，研究人員只須測量頻移便可。
然而這里也有一個問題。這種頻移同時還取決于分子在振動梁上落腳的位置，因為一個較輕的分子停留在振動梁中間所產(chǎn)生的頻移，同一個較重的分子落在振動梁一端所產(chǎn)生的頻移是相同的。
如今，Roukes與他的博士后Mehmet Selim Hanay，及其在Caltech和法國原子能委員會的同事終于找到了一種解決辦法。關(guān)鍵就在于同時以兩個不同的頻率搖晃振動梁。研究人員在8月份出版的《自然—納米技術(shù)》上報告了這一研究成果。