Bis aufs Yoktogramm genau – Die sensibelste Waage der Welt
„Eine mögliche Anwendung ist beispielsweise die Analyse von Blutproben durch das Identifizieren von Biomolekülen mittels Massenspektroskopie“, sagt Adrian Bachtold vom Katalanischen Institut für Nanotechnologie. Für die ersten Wiegeversuche nutzten Bachtold und Kollegen jedoch ein Xenon-Atom. Dieses haftete sich unter Vakuum an das tiefgekühlte und etwa 150 Millionstel Millimeter lange Nanoröhrchen. Eingespannt zwischen zwei Elektroden veränderte sich dadurch die Frequenz einer resonanten Schwingung bei etwa zwei Gigahertz.
Wegen der kleinen Frequenzverschiebung veränderten sich auch die elektronischen Eigenschaften des Nanoröhrchen ein wenig. Strom und Spannung konnten die Forscher nun über die angeschlossenen Elektroden messen und damit die Frequenzverschiebung bestimmen. Diese eignet sich wiederum als Maßstab für die Masse des angedockten Xenon-Atoms, das so bis auf 1,7 Yoktogramm genau gewogen werden konnte.
Auf diesem nanomechanischen Messprinzip mit bauten bereits frühere Nanowaagen auf, erreichten aber nur eine Genauigkeit von einigen 100 Yoktogramm. Doch mit kürzeren Nanoröhrchen und einer effizienten „Reinigung“ von störenden Atomen gelang nun diese Verbesserung der Wägegenauigkeit.