اولین نانو طیف سنج جرمی ابداع شد

به گزارش خبرگزاری مهر، حجم مولکول به صورت معمولی و رایج با کمک طیف سنجی جرمی اندازه گیری می شود که در این شیوه از نمونه هایی حاوی ده ها هزار مولکول یونیزه شده و نسخه های باردار مولکولها استفاده می شود. این یونها سپس به میدان مغناطیسی، جایی که حرکات مرتبط با جرم و بار آنها به ثبت می رسد، هدایت شده و جرم آنها تعیین می شود.

شیوه جدیدی که به این منظور ارائه شده حاصل 10 سال تحقیق و مطالعه محققان موسسه فناوری کالیفرنیا است. این روش به ساده سازی و کوچک کردن ابعاد فرایند اندازه گیری حجم مولکول پرداخته و از سیستم نانوالکترومغتناطیسی برای اندازه گیری استفاده می کند.

ارتعاش دهنده های پل مانند با طولی برابر دو میکرومتر و پهنای 100 نانو متر در این سیستم با فرکانسی بسیار بالا لرزش ایجاد کرده و به شیوه ای موثر نقش مقیاس را در طیف سنج جرمی به عهده می گیرد. به گفته دانشمندان فرکانسی که ارتعاش دهنده ها در آن به لرزه در می آیند با جرم مولکول در ارتباط مستقیم است. این به آن معنی است که تغییر در فرکانس ارتعاش در نتیجه تغییر جرم  صورت خواهد گرفت.

زمانی که پروتئینی بر روی یک ارتعاش دهنده قرار می گیرد، باعث کاهش فرکانس ارتعاشات شده و به این شکل با توجه به تغییر در فرکانسها می توان به حجم دقیق مولکول دست یافت. به منظور آزمایش این سیستم محققان مولکول پروتئین بووین سرم آلبومین را که وزن آن 66 کیلو دالتن تعیین شده است (دالتن واحد اندازه گیری در ابعاد اتمی و مولکولی است و یک دالتون به صورت تقریبی برابر یک اتم هیدروژن است) مورد بررسی قرار دادند.

این پروتئین بر روی ارتعاش دهنده ای که با فرکانس 450 مگاهرتز در ارتعاش بود قرار گرفت. پس از قرار گرفتن این پروتئین بر روی ارتعاش دهنده، فرکانس لرزش سیستم در حدود 1.2 کیلوهرتز کاهش پیدا کرد که این میزان تغییری بسیار کوچک اما محسوس را به وجود می آورد. در مقابل پروتئینی که وزن آن 200 کیلو دالتن تخمین زده شده است با قرار گیری بر روی ارتعاش دهنده باعث کاهش 3.6 کیلوهرتزی ارتعاشات خواهد شد.

به گفته دانشمندان منطقه ای که مولکول بر روی ارتعاش دهنده فرود می آید نیز از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا فرود آمدن در مرکز ارتعاش دهنده نسبت به زمانی که مولکول در ابتدا یا انتهای ارتعاش دهنده قرار می گیرد، تاثیر بسیار بیشتری در تغییر فرکانس دارد.

بر اساس گزارش ساینس دیلی، محققان امیدوارند در آینده بتوان با توسعه و بهبود این سیستم جدید شیوه ای را برای اندازه گیری حجم هزاران مولکول در عرض یک ثانیه ارائه کرد. از دیگر موارد استفاده این ارتعاش دهنده یا طیف سنج تولید میکروالکترونیکهای نیمه رسانا است که می تواند در تولید پیچیده ترین فناوری های بشری نقش داشته باشد.