奈米碳管懸臂可測量微小質量
- 上線日期：2008/8/13 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網http://nano.nchc.org.tw/
美國物理學家利用雙壁碳奈米管(double-walled carbon nanotube)，製造出可測得一個金原子質量的裝置。這個被稱為奈米力學質譜儀(nanomechanical mass spectrometer)的裝置，是由兩組均為單原子厚的碳薄片捲曲組成的同心圓柱，附著在碳奈米管上的待測物體會降低碳管的震動頻率，而改變量與待測物的質量成正比。
在這個由加州大學柏克萊分校的Kenny Jensen及Alex Zettel等人製作出來的裝置中，雙壁碳奈米管的直徑約2 nm、長約200 nm，一端連接負極，另一端可自由擺動。當正極靠近碳管的自由端時，電子會由奈米管的尖端流至正極，而電流的大小取決於碳管的振動頻率。測量此電流即可得知振動頻率的改變，進而可判定是否有物體附著在碳管上。
儘管這並非第一個測量質量的奈米力學裝置，但其他的裝置多半由矽基板所製成，更厚更重，因此對於微小的質量變化較不靈敏。
研究人員將少量金原子放入上述裝置所在的真空腔中，部分金原子會附著在振動的碳管上。金原子是以隨機的方式附著，因此碳管的振動頻率會有不規則的跳躍式變動，研究人員藉由統計分析頻率的變化，計算出單一金原子的質量約為0.29±0.05 zg(1 zg=10-24kg)，與傳統質譜儀測得的質量(0.327 zg)相吻合。
研究團隊測得此裝置的靈敏度為0.13zg Hz-1/2，號稱是奈米力學質譜儀截至目前最好的靈敏度。此數值雖然離傳統質譜儀的靈敏度還有一大段距離，但此裝置並不需要游離原子或分子來測得質量，因此有助於研究大型且脆弱的分子。目前該團隊正致力於將此裝置整合入晶片中。詳見Nature Nanotechnology doi:10.1038/nnano.2008.200。
原始網站: http://physicsworld.com/cws/article/news/35081
譯者:蘇士煒(清華大學物理系)
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