Машини-монстри: Ваги, які можуть зважити один протон.
Як можна зважити атом речовини з точністю до ваги єдиного протона? Звичайно, з вагами, здатними "зважити" найменшу на сьогоднішній день одиницю маси - йоктограмм, одну септилионную частина грама, а простіше, 1*10^-24 грама. Природно, що такі вимірювання неможливо зробити вагами будь звичайною і звичною нам конструкції. Для вимірювання таких малих мас використовують найтонші і короткі нанотрубки, які коливаються і резонують на різних частотах, залежно від мас частинок або молекул на їх поверхні. До останнього моменту 100 йоктограмм або одна десята зептограмма (1*10^-21 грама) були найменшою масою, яку міг виміряти самий чутливий "нанотрубочный" датчик.
Для того, що б збільшити точність таких ваг на основі нанотрубок, професор Адріан Бэчтолд і його колеги з Каталонського інституту нанотехнологій в Барселоні використовували нанотрубки довжиною до 150 нанометрів, меншої довжини, ніж використовувалися раніше. Більш короткі нанотрубки дають велику резонансну частоту, яка в даному випадку становила близько 2 ГГц, більшу роздільну здатність, а робота при наднизьких температурах, порядку-269C, забезпечує високу стабільність вимірювань частоти коливань нанотрубок. І, хоча вся вимірювальна частина була поміщена в глибокий вакуум (10^-14 бар), вченим довелося видалити "безпритульні" атоми, тимчасово нагрівання нанотрубки до високої температури і зруйнувавши їх зв'язок з іншими атомами.
Тільки після таких складних підготовчих операцій новий датчик ваги виявився в змозі виміряти вагу атома ксенону, речовини, атомний вага якого наближається до масштабу йоктограмма. Цей вимір є першим кроком на шляху вимірювання ваги єдиного протона, який становить приблизно 1.7 йоктограмма.
Адріан Бэчтолд сподівається, що такі ваги можуть використовуватися в установках аналізу зразків речовин, атоми яких відрізняються на кілька протонів. Так само такі технології вимірювання ваги можуть використовуватися в медицині, реєструючи відмінності молекулярної маси на рівні протонів, що є ознакою прояву деяких захворювань. "Досягнута чутливість вимірювань маси, безсумнівно, є захоплюючим досягненням. Але для масового застосування такої технології вченим ще доведеться вирішити проблему виготовлення недорогих датчиків ваги на основі коротких нанотрубок" - говорить Рейчел Маккендри (Rachel McKendry), вчений в області нанотехнологій з Університетського коледжу в Лондоні.
Машини-монстри - все про виняткових машинах, механізмах і пристроях в світі, від величезних засобів знищення собі подібних до крихітних точних пристроїв, механізмів і всього того, що знаходиться в проміжку між ними.