Наноэлектромеханический масс-спектрометр

Для измерения массы молекул биологи и химики в большинстве случаев применяют заимствованный у физиков способ весов-спектроскопии. Он разрешает проводить измерения скоро и с высокой точностью, но имеет значительный недочёт: молекулы в обязательном порядке должны быть заряжены

Практически весов-спектроскопия дает данные не о массе, а об отношении массы к заряду, и в случае если заряд молекулы совершенно верно малоизвестен (как часто бывает), то и о ее массе ничего определенного сообщить запрещено. Да и не каждые молекулы легко поддаются ионизации. В работе [1] ученые из америки (California Institute of Technology) и Канады (National Institute for Nanotechnology) создали элегантную методику измерения массы нейтральных молекул, основанную на применении электромеханических совокупностей (NEMS), в частности – нанорезонаторов (рис.1).

Рис.1. Адсорбция молекул нанорезонатором

Повышение массы нанорезонатора при адсорбции молекулы ведет к уменьшению его резонансной частоты fr на величину, зависящую от массы данной молекулы. Узкий момент пребывает в том, что сдвиг ?fr зависит еще и от того, на каком как раз участке резонатора адсорбирована молекула (чем она ближе к центру закрепленной с обоих финишей пластинки резонатора, тем больше ?fr). В совершенстве необходимо всегда определять положение адсорбированной на резонаторе частицы.

Авторы [1] избрали второй, более несложный путь. Они вычислили диаграмму распределения ?fr в предположении, что адсорбированные молекулы с однообразной возможностью выясняются в любой точке резонатора, а после этого применяли это распределение при обработке экспериментальных данных. По окончании отладки методики на наночастицах Au диаметром 2.5 нм были выяснены массы молекул белков (рис.2).

Наноэлектромеханический масс-спектрометр

Рис.2. Изменение резонансной частоты при адсорбции молекул двух разных белков

Увидим, что для измерения массы адсорбентов в реальном времени вовсе не обязательно знать координату места адсорбции. Вместо этого возможно в один момент регистрировать сдвиги ?fr не одной, а нескольких (как минимум – двух) резонансных мод. Так что у NEMS-весов-спектроскопии имеется потенциал для предстоящего совершенствования.

Л.Опенов

  • 1. A.K.Naik et al., Nature Nanotechnol. 4, 445 (2009)

Масс-спектрометр ICP-MS. Химия – Просто


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: