Сколько вешать в аттограммах?

7 февраля 2007

Исследователи из США изобрели прибор, способный детектировать массы порядка одного аттограмма (10^-18 г) при обычной температуре и нормальном атмосферном давлении. Для достижения сравнимой чувствительности приборам предыдущих поколений требовались высокое разрежение и низкие температуры.

Майкл Рукс (Michael Roukes) из Института Технологии Калифорнии разработал сверхчувствительный датчик для масс, использовав кантилевер [так называются микромеханические зонды, использующиеся, в том числе и в атомной микроскопии (англ. – cantilever)], размеры которого составляют несколько сотен нанометров. При попадании взвешиваемого объекта на поверхность кантилевера последний начинает вибрировать с частотой, зависящей от массы взвешиваемого объекта.

Ключом к точности и воспроизводимости показаний прибора является тонкий слой золота, нанесенный на поверхность кантиливера, основным материалов которого является карбид кремния. Золото обладает эффектом пьезоэлектрического сопротивления, его проводимость меняется при растяжении или сжатии золотого монокристалла. Таким образом, изменение частоты колебаний кантилевера может быть зафиксировано при измерении силы тока, проходящего через золотое напыление. Все это, в свою очередь, позволяет избежать использования громоздких внешних детекторов.

Измерение массы с помощью вибрирующего нанокантилевера. (По материалам Nat. Nanotech.)

Ранее использовавшиеся сверхчувствительные весы изготавливались с применением полупроводниковых материалов, однако переход к использованию металлов открывает более широкие перспективы для измерения сверхмалых масс. Металлы обладают лучшей проводимостью, которая, как правило, менее чувствительна к колебаниям температуры. Это обстоятельство, в свою очередь, может привести к более высокой точности измерений. Интересен и материал, из которого изготовлен использовавшийся калифорнийскими учеными нанокантилевер – его колебания практически не затухают при экспозиции на открытом воздухе при нормальном атмосферном давлении.

Изобретатели нового прибора для взвешивания полагают, что их работы приведут к новому импульсу в развитии работ по технике взвешивания сверхмалых количеств вещества без использования экстремальных условий.

Источник: Nat. Nanotech., 2007