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 Vergrößern 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
Fahrbericht Jeep Renegade 2.0 So klein und schon ein echter Jeep

Mit dem Renegade begibt sich die amerikanische Off-Road-Marke in ein neues Marktsegment. Die neue Mutti Fiat hat bei der Geburt kräftig geholfen. Das Ergebnis kann sich mehr als sehen lassen. Mehr Von Boris Schmidt

24.04.2015, 16:01 Uhr | Technik-Motor
Ferrari California T Das erste Apple-Auto

Der California T von Ferrari ist das erste Auto, dass die Inhalte des iPhones auf dem Bordmonitor spiegelt. Wir haben getestet, ob das wirklich so eine Sensation ist. Mehr

10.12.2014, 15:46 Uhr | Technik-Motor
Verhaltensforschung Nur klettern können sie nicht

Fürchten sich Elefanten vor Mäusen? Haben sie wirklich ein Elefantengedächtnis? Interview mit einem Fachmann über Linksrüssler, Sauftouren und andere Faibles der Dickhäuter. Mehr

18.04.2015, 15:00 Uhr | Wissen
Rekordgebäck Dresden präsentiert Riesenstollen auf dem Striezelmarkt

Rund drei Tonnen wiegt die puderzuckerbeschneite Kalorienbombe. Das alljährliche Stollenfest ist ein Höhepunkt auf einem der ältesten Weihnachtsmärkte Deutschlands. Mehr

07.12.2014, 08:20 Uhr | Stil
Autofabrik für die Zukunft Wir stellen ein: 1000 Roboter

Eine Autofabrik für die Zukunft zu bauen - und das in bald 80 Jahre alten Hallen - ist ein Drahtseilakt für die Planer. Volkswagen gelingt dieses Kunststück gerade. Dort, wo einst der Käfer geboren wurde. Mehr Von Peter Thomas

24.04.2015, 09:41 Uhr | Technik-Motor
   Permalink
 Permalink

Veröffentlicht: 01.10.2012, 06:00 Uhr