Для измерения массы молекул химики и биологи обычно используют заимствованный у физиков метод масс-спектроскопии. Он позволяет проводить измерения быстро и с высокой точностью, но имеет существенный недостаток: молекулы обязательно должны быть заряжены. Фактически масс-спектроскопия дает информацию не о массе, а об отношении массы к заряду, и если заряд молекулы точно неизвестен (как часто бывает), то и о ее массе ничего определенного сказать нельзя. Да и не любые молекулы легко поддаются ионизации. Недавно ученые из США (California Institute of Technology) и Канады (National Institute for Nanotechnology) разработали элегантную методику измерения массы нейтральных молекул, основанную на использовании электромеханических систем (NEMS), а именно – нанорезонаторов (рис.1).

Рис.1. Адсорбция молекул нанорезонатором.

Увеличение массы нанорезонатора при адсорбции молекулы приводит к уменьшению его резонансной частоты на величину, зависящую от массы этой молекулы. Тонкий момент состоит в том, что изменение частоты зависит еще и от того, на каком именно участке резонатора адсорбирована молекула (чем она ближе к центру закрепленной с обоих концов пластинки резонатора, тем больше изменение частоты). В идеале нужно всякий раз определять положение адсорбированной на резонаторе частицы. Американские ученые избрали другой, более простой путь. Они рассчитали диаграмму распределения изменения частоты в предположении, что адсорбированные молекулы с одинаковой вероятностью оказываются в любой точке резонатора, а затем использовали это распределение при обработке экспериментальных данных. После отладки методики на наночастицах Au диаметром 2.5 нм были определены массы молекул белков. Заметим, что для измерения массы адсорбентов в режиме реального времени вовсе не обязательно знать координату места адсорбции. Вместо этого можно одновременно регистрировать изменение частоты не одной, а нескольких (как минимум – двух) резонансных мод. Так что у NEMS-масс-спектроскопии есть потенциал для дальнейшего совершенствования.

Источник информации - заметка Л.Опенова в бюллетене ПерсТ, выпуск 13/14 за 2009 г.