Два изображения разработанного устройства: одно - смоделированное, второе - полученное при помощи сканирующего туннельного микроскопа. (кликните картинку для увеличения)

05.05.2012 (9:57)
Просмотров: 5435
Рейтинг: 1.50
Голосов: 2

Теги:
нанотрубка, датчик, атом, частота,

Технология >> Нанотехнология

Группа исследователей из Испании создала самый чувствительный датчик массы из когда-либо существовавших. За счет новой схемы борьбы с молекулярной «пылью», эти датчики массы способны зафиксировать даже массу одного протона. По мнению разработчиков, устройство, основная часть которого – это подвешенная углеродная нанотрубка, в будущем может быть использовано для обнаружения одиночных молекул и анализа продуктов химических реакций. Это возможно, благодаря тому, что могут идентифицировать отдельные атомы, осевшие на поверхности «рабочего элемента» нановесов - нанотрубки.

Датчики мвссы, конструкцию которорых предложила в своей последней работе группа ученых из Catalan Institute of Technology (Испания) состоит из одной единственной углеродной нанотрубки 2 нм в диаметре, имеющей длину 150 нм и закрепленной с двух концов. Согласно предложенной конструкции, нанотрубка резонирует на определенной частоте порядка 2 ГГц, причем, частота резонанса может произвольно изменяться за счет изменения длины нанотрубки.

Схема работы датчика достаточно проста. При осаждении на поверхности резонирующей нанотрубки частицы увеличивают ее вес, соответственно, сдвигают резонансную частоту. Причем, более тяжелые частицы обеспечивают больший сдвиг, нежели легкие. Соответственно, масса частицы может быть вычислена через измерение частотного сдвига.

Стоит отметить, что ученые создавали подобные приборы (использующие подобную схему работы) и ранее, однако чувствительность самого точного устройства, существовавшего до сегодняшнего дня, не превышает 100 масс протона. Новое устройство позволяет зафиксировать даже единичный протон за счет инновационных решений, примененных его создателями.

Конструкторы устройств, создававшихся до сих пор, не могли справиться с одной принципиальной проблемой: не существовало способа борьбы с посторонними атомами и молекулами, поглощенными нанотрубкой, а также посторонними атомами, осаждающимися на поверхность «прибора» из атмосферы. Для преодоления этой проблемы ученые, во-первых, проводили свои эксперименты в условиях высокого вакуума при температуре всего 4 градуса по шкале Кельвина (для уменьшения воздействий тепловых колебаний и посторонних веществ). Во-вторых, они применяли больший электрический ток, пропускаемый через установку, для «прожигания» упомянутой молекулярной «пыли», осаждающейся на нанотрубке.

Первые тесты прибор прошел в рамках обнаружения отдельных молекул нафталина и небольшого количества атомов ксенона в вакуумной камере. Вычисления показали, что точность прибора имеет порядок массы одного протона. Подробные результаты работы исследователей были опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.

По мнению ученых, разработанное ими устройство в будущем может использоваться для определения продуктов химических реакций, вес которых отличается всего на несколько протонов. Кроме того, поскольку устройство работает при сверхнизких температурах, потенциально оно может быть полезно в рамках фундаментальных исследований в области квантовой физики.

	Читать @SciLibCom Твитнуть Нравится

Екатерина Баранова

Также по теме:

Источники:

Новость подготовлена по материалам ресурса nanotechweb.org