美開發納米級質量傳感器 可給單個原子稱重

美開發納米級質量傳(chuan) 感器 可給單個(ge) 原子稱重

美國加州大學伯克利分校和伯克利實驗室的研究人員通過打造世界*全功能性的納米管裝置，成功建造了一個(ge) 可以給金原子稱重的納機電係統（NEMS）。此成果發表在出版的《自然-納米技術》雜誌上。

　加州大學伯克利分校物理係和伯克利實驗室材料科學部的物理學家亞(ya) 曆克斯·澤特爾負責此項研究。澤特爾說："在過去的5年左右，納機電係統推動他們(men) 製造足夠靈敏且足夠小的裝置，因此他們(men) 現在能解決(jue) 給單個(ge) 原子或分子稱重的問題。"

　此新式納機電係統質量傳(chuan) 感器由單個(ge) 碳納米管組成，有雙層壁，具有全部電子特性，且硬度增加了。碳納米管的一端可自由活動，而另一端入則連接在一個(ge) 電極上，且距離相對的電極相當近。來自電池或太陽能電池上的直流電源與(yu) 這對電極相連，導致它以某種波動的共振頻率振動。

　當一個(ge) 原子或分子被存放在此碳納米管上麵時，此碳納米管的共振頻率就會(hui) 因此原子或分子的質量而改變，類似於(yu) 不同體(ti) 重的跳水運動員會(hui) 改變跳水板的共振頻率一樣。此研究小組成員肯尼思·延森說："讓碳納米管振動很簡單，難的就是探知其振動的微小變化。我們(men) 通過磁場發射或噴霧讓它產(chan) 生了振動，並探測到此碳納米管一端的電流變化。"

　利用此納機電係統質量傳(chuan) 感器，澤特爾小組對單個(ge) 金原子稱了重量，其質量為(wei) 3.25 x 0^25千克。這意味著大約3億(yi) 億(yi) 億(yi) 個(ge) 金原子才能達到千克。

　之前也有其它的納機電係統充當質量傳(chuan) 感器，但大多數是由矽製成的，沒有一個(ge) 能在室溫中具有測量單個(ge) 原子質量的本領。澤特爾小組的碳納米管質量傳(chuan) 感器比典型的納機電係統共振器的體(ti) 積小千倍，可以測量直徑隻有十億(yi) 分之一米和長度隻有千萬(wan) 分之一米的東(dong) 西。延森說："碳納米管是這一應用的理想材料，它們(men) 足夠小的尺寸使它們(men) 在室溫下足夠靈敏地感知單個(ge) 原子的存在。"

　雖然科學家通過複雜的技術――質譜儀(yi) 可以測量單個(ge) 原子的質量，但此新碳納米管納機電係統質量傳(chuan) 感器則有一些*優(you) 勢，為(wei) 新的應用開啟了大門，延森解釋說。"不像質譜儀(yi) ，我們(men) 的裝置不需對中性原子和分子進行離子化，從(cong) 而避免損壞樣品，如蛋白質。同樣也不像質譜儀(yi) ，我們(men) 的碳納米管質量傳(chuan) 感器在高質量範圍內(nei) 更加靈敏，更適合於(yu) 測量大的生物分子如DNA。zui終，我們(men) 的裝置將變得足夠小，可以集成到芯片上。"

美開發納米級質量傳(chuan) 感器 可給單個(ge) 原子稱重