Home
http://www.faz.net/-gwz-734sj
HERAUSGEGEBEN VON WERNER D'INKA, JÜRGEN KAUBE, BERTHOLD KOHLER, HOLGER STELTZNER

Sensorik Nanowaage aus Silizium

Mit einem winzigen Resonator lässt sich die Masse von Proteinen präzise messen. Das filigrane Bauteil könnte daher die Biomedizin revolutionieren.

© Caltech Mikromechanischer Oszillator als Nanowaage

Ein nanomechanischer Resonator, der einzelne Moleküle wiegen kann, ist am California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena entwickelt worden. Der Resonator besteht aus einem etwa acht Mikrometer langen und einem halben Mikrometer breiten Balken aus Silizium, der an seinen Enden eingespannt ist. Mit hochfrequenten elektrischen Feldern wurde der Balken zu mechanischen Schwingungen angeregt, die mit Hilfe von winzigen Piezokristallen abgetastet wurden. Dabei entstanden elektrische Schwingungen, die elektronisch verstärkt und analysiert wurden. Bei bestimmten Anregungsfrequenzen trat Resonanz auf, und die Schwingungen waren besonders stark, wie Michael Roukes und seine Kollegen beobachteten. Mit einer Resonanzfrequenz von 44,6 Megahertz schwang die Mitte des Balkens auf und nieder, während bei 105 Megahertz der Balken in horizontaler Richtung S-förmige Oszillationen ausführte.

Mehr zum Thema

 

Proteine auf dem Federbalken

Wenn sich Nanopartikel oder Moleküle auf den Balken setzten, nahm seine Masse zu, und er oszillierte langsamer. Jedes Mal, wenn sich ein weiteres Teilchen anheftete, verringerten sich gleichzeitig beide beobachteten Resonanzfrequenzen sprunghaft. Wie die Forscher in der Zeitschrift „Nature Nanotechnology“ (Bd. 7, S. 602) berichten, konnten sie auf diese Weise die Masse jedes einzelnen, neu hinzugekommenen Teilchens mit hoher Genauigkeit bestimmen. So konnten sie einzelne Moleküle des Proteins Immunglobulin M (IgM) wiegen und anhand der gemessenen Massen verschiedene Typen des IgM voneinander unterscheiden. Dies eröffnet interessante biomedizinische Anwendungen. So könnte man mit zukünftigen Geräten, die viele dieser mechanischen Resonatoren enthalten, das Immunsystem von Patienten überwachen und vielleicht sogar immunologische Krankheiten diagnostizieren.

Neue Ära der Massenspektrometrie

Weil die Resonatoren mit Verfahren hergestellt wurden, die auch bei der Produktion von Computerchips eingesetzt werden, ließen sich zukünftig Analysechips mit Zehntausenden parallel arbeitenden Resonatoren problemlos fertigen. Roukes und seine Kollegen glauben, dass ihre Nanowaagen eine neue Generation von Massenspektrometern ermöglichen, mit denen man schon anhand von wenigen Molekülen die Identität einer Substanz bestimmen kann. 

Quelle: F.A.Z.

 
()
Permalink

Hier können Sie die Rechte an diesem Artikel erwerben

Weitere Empfehlungen
Kosmische Polarlichter Das seltsame Leuchten eines Braunen Zwerges

Auf der Erde bieten Polarlichter ein schönes Himmelsschauspiel in grün, rot oder auch lila. Nun hat man das Leuchten auch außerhalb unseres Sonnensystems beobachtet. Mehr

30.07.2015, 13:02 Uhr | Wissen
University of California Roboter lernt von Kakerlaken

Wissenschaftler an einem Forschungslabor an der University of California, Berkeley haben mit einem kleinen Kniff das Verhalten ihres Roboters verändert. Vorbild: Kakerlaken. Mehr

23.06.2015, 17:06 Uhr | Wissen
Das Streitgespräch: Alzheimer Heilung - wie nah ist man wirklich dran?

Ein Durchbruch im Kampf gegen die Alzheimer-Krankheit - oder wieder eine Hoffnung, die enttäuscht wird? Immer öfter heißt es: Schon das zugrundeliegende Modell ist fragwürdig. Ein Streitgespräch aus aktuellem Anlass. Mehr Von Joachim Müller-Jung

02.08.2015, 13:12 Uhr | Wissen
Elektrischer Rahmen Mit dem Exo-Skelett können Gelähmte wieder laufen

Als erstem Versicherten in Deutschland wurde Olaf Schepp von seiner Berufsgenossenschaft ein Exoskelett finanziert. Das ist ein von außen angelegter Rahmen, mit dessen Hilfe Querschnittsgelähmte elektrisch angetrieben wieder aufrecht laufen können. Mehr

08.05.2015, 17:42 Uhr | Wirtschaft
Honda CR-V 1.6 DTEC Executive Frisches Selbstbewusstsein nach der Diät

Der Honda CR-V ist ein angenehmer Leisetreter mit guten Manieren. Sein Motor schrumpft, das muss nicht jeder mögen. Die Kunst des Knickens aber schon. Mehr Von Michael Kirchberger

24.07.2015, 14:32 Uhr | Technik-Motor

Veröffentlicht: 01.10.2012, 06:00 Uhr

Zurück in die Heißzeit

Von Andreas Frey

Gerade war es noch zu kalt, schon ist es wieder viel zu heiß - es ist ein Rätsel, warum sich der moderne Mensch immer noch vom Wetter überraschen lässt. Mehr 6