Bloß nicht zittern: Die kleinste Waage der Welt wiegt sogar Viren
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Mit einer Genauigkeit von bis zu einem Billiardstel eines Gramms mißt eine sogenannte Nanowaage, entwickelt am Georgia Institute of Technology, und kann somit sogar zur Gewichtsbestimmung von Viren eingesetzt werden. Am Beispiel eines Rußpartikels von exakt 22 Femtogramm (10 hoch -15 g), der kleinsten je exakt gewogenen Masse, demonstrierten die Wissenschaftler die Funktion ihrer Waage, nachzulesen in der Fachzeitschrift Science. Das "Gerät" besteht aus winzigen Hohlzylindern, sogenannten Nanoröhren, und stellt nicht nur einen Durchbruch auf dem Feld der Nanotechnologie dar, sondern eröffnet auch zahlreiche neue Untersuchungsmöglichkeiten in der Mikrobiologie, Medizin und Chemie. Die Wiegemethode läßt sich vergleichen mit dem Herunterbiegen eines Astes oder einer Blattfeder, indem man ein Gewicht auf ihr Ende legt und sie federn läßt, so der Physiker Walter de Heer, dessen Forschungsgruppe den Erfolg verbuchen kann. "Kennt man die Eigenschaften der Blattfeder, kann man die Masse des Objektes messen. Die Nanoröhre benimmt sich wie eine kalibrierte Standardfeder." Die winzigen Röhren bestehen aus miteinander verbundenen Kohlenstoff-Atomen. Viel Forschungsaufwand konzentriert sich auf Nanoröhren mit einschichtigen Kohlenstoff-Wänden. Die Georgia-Tech-Wissenschaftler hingegen arbeiten mit Röhren mit sogenannten Multischicht-Wänden. "Eine der wichtigsten Eigenschaften der Röhren ist, daß sie extrem steif und stark sind, und gleichzeitig sehr dünn", so de Heer. "Doch wir fanden heraus, daß die elastischen Eigenschaften schwächer und schwächer werden, wenn man die Wände dicker und dicker macht. Damit erreicht man einen ganz neuen Zustand des Verbiegens." In ihrem Bericht beschreiben die Wissenschaftler, wie sie mit dem Anlegen elektrischer Ladung an einzelne Nanoröhren deren elektrostatische Ablenkung und Vibrationsresonanz erreichen. Eine elektrisch geladenen Nanoröhre wird von einem PROBE mit der entgegengesetzten Ladung angezogen und läßt sich so auf beinahe 90 Grad herunterbiegen, ohne daß sie bricht, so Dr. Zhong Wang vom Forscherteam. Mit Hilfe oszillierender Spannung erreichten sie die Resonanzfrequenz der jeweiligen Nanoröhre, die spezifisch von Länge, Durchmesser, Dichte und elastischen Eigenschaften der Röhre abhängt. Das Wiegen von "Gegenständen" auf dem Ende dieser Röhre gelingt über die Analyse der Unterschiede in der Resonanzfrequenz mit und ohne Belastung. Wegen der geringen Größe müssen zu wiegende Proben mittels Kondensation oder durch Ablagern in einer Flüssigkeit auf die Röhren aufgebracht werden.
Dörte Saße, BBCNews, EurekAlert
