Библиотека по физике Библиотека по физике
Новости    Библиотека    Энциклопедия    Биографии    Ссылки    Карта сайта    О сайте


12.04.2013

Представлен детектор, способный обнаружить одиночную молекулу

Василь Кравец (Vasyl Kravets) и его коллеги по Физико-астрономической школе Манчестерского университета (Великобритания) продемонстрировали возможность обнаружения при помощи нанооптики масс настолько крохотных, что они равны весу одиночной органической молекулы. Для этого был создан материал, резонирующий в ответ на световое излучение строго определённой частоты. Добавление даже небольшого количества вещества к поверхности такого материала принципиально меняет его отражающую способность. Чувствительность полученного экспериментального прибора оказалась немыслимой: регистрируется до 10–15 г, падающих на квадратный миллиметр. Да-да, до фемтограмма!

Стрептовидин, использовавшийся на финальной стадии эксперимента (иллюстрация UW)
Стрептовидин, использовавшийся на финальной стадии эксперимента (иллюстрация UW)

Переводя ситуацию с языка цифр на конкретные примеры, можно сказать, что речь идёт об одиночной человеческой клетке (к примеру, кожи), падающей на кофейный столик.

Как удалось добиться такого результата? Когда интенсивность света велика, изменение отражаемости зафиксировать непросто: мешает невыгодное соотношение сигнал — шум. Следовательно, нужно получить материал, работающий со светом сверхнизкой интенсивности, желательно до отдельных фотонов. Разумеется, это должен быть метаматериал. В данном случае исследователи поместили на поверхности стекла решётку из золотых наноточек. А поверх неё шёл гидрированный графен, слой углеродных атомов-шестигранников, к которым прикреплено несколько атомов водорода.

Такая схема реагировала только на прибытие фотона строго определённой волны и под строго определённым углом (69°). При этом отражённый свет получал лёгкое изменение длины волны («цвет фотонов» чуть менялся) в зависимости от количеств атомов водорода.

При всей своей сверхчувствительности такой детектор годился лишь для обнаружения водорода, а исследователям нужно было получить анализатор для фармакологии и сходных приложений. Поэтому в дальнейших опытах они заменили графен на карбоксилат, смешанный с витамином B7, который имеет родство со стрептовидином — протеином, характерным для многих видов бактерий.

Финальная схема позволяет обнаружить от одной до четырёх молекул стрептовидина на каждой золотой наноточке.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Materials.

Подготовлено по материалам Ars Technica.

Александр Березин


Источники:

  1. КОМПЬЮЛЕНТА




Пользовательского поиска




Пять неожиданных и грандиозных открытий физики

Мария Склодовская-Кюри - единственная в истории женщина, получившая две Нобелевские премии

Нобелевская премия по физике — 2017 - за решающий вклад в создание детектора LIGO и регистрацию гравитационных волн

Виталий Гинзбург, лауреат Нобелевской премии по физике 2003 г.

Физики превратили непроводящий полимер в полупроводник силой звука

Десять невозможных вещей, ставших возможными благодаря современной физике

Физики нашли возможную брешь в Стандартной модели

Ученые объяснили звуки метеоров

Теория эмерджентности: что такое реальность?

Ученые математически доказали недостижимость абсолютного нуля температуры

Четыре крупнейших ошибки в научной жизни Эйнштейна






© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник:
http://physiclib.ru/ 'PhysicLib.ru: Библиотека по физике'

Рейтинг@Mail.ru