Atome auf der Waage

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Wissenschaftler des California Institute of Technology in Pasadena haben die empfindlichste Waage der Welt gebaut. Sie besteht im Wesentlichen aus einem nur wenige Mikrometer großen Siliziumkarbidbalken, der mit einer hohen Frequenz vibriert. Wenn sich Atome auf dem Balken anlagern, verändert sich dessen Schwingungsfrequenz, so dass ihr Gewicht bestimmt werden kann. Darüber berichteten die Forscher auf dem Märztreffen der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft in Los Angeles.

Die von Michael Roukes und seinen Kollegen entwickelte Waage konnte in einem ersten Test ein Gewicht von nur 7 Zeptogramm bestimmen – einem Dezimalbruch mit zwanzig Nullen. Dieses Gewicht entspricht dem eines kleinen, aus nur wenigen Aminosäuren bestehenden Proteins.

Der Einfachheit halber benutzten die Forscher für ihre Experimente allerdings keine organischen Moleküle, sondern Atome des Edelgases Xenon. Wenn der vibrierende Balken, der mittels lithographischer Methoden auf einem Halbleiterchip angefertigt worden war, einer geringen Konzentration dieses Gases ausgesetzt wurde, konnten die Wissenschaftler die Anlagerung der Xenonatome durch die Veränderung der Schwingungsfrequenz in Echtzeit untersuchen.

Auf diese Weise gelang es, das Gewicht einer Anlagerung von nur etwa 30 Xenonatomen zu bestimmen. Roukes, ein Experte auf dem Gebiet der elektronischen Untersuchung extrem schwacher Signale, glaubt, dass sein Nanosensor schon bald für Anwendungen in der Massenspektroskopie biologischer Substanzen und chemischer Gefahrstoffe eingesetzt werden kann.

Stefan Maier

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