Нановесы

В течение многих тысяч лет человек изучает окружающий мир и самого себя, несмотря на это, вопросов становится только больше. Одним из научно-исследовательских направлений стало изучение микрочастиц, из которых состоит все вокруг.

Основная трудность их изучения заключается в измерении индивидуальных характеристик отдельных частиц (молекул, атомов и т.д.).

Современные технологии уже стоят на пороге открытия микроскопического измерительного оборудования, одним из которых являются нановесы, а это предвестник технического и медицинского прорыва.

Первые аппараты для точного взвешивания микрочастиц

Оборудование для взвешивания молекул

Оборудование для взвешивания молекул

История развития высокоточных лабораторных весов началась в 1910 году. Именно тогда Ульям Рамзай разработал первые весы, точность измерений которых достигала 1 нанограмма (миллиардная доля грамма – 10-9г.).

С развитием технологий совершенствовалось и лабораторное весовое оборудование, росла их точность и функциональность. Однако даже современные ультрамикровесы способны производить взвешивания до 0.1 нанограмма, что в разы превышает вес наночастиц, а значит с их помощью нельзя определить точный вес молекулы или вируса.

Одной из основных проблем взвешивания микрочастиц является колоссальное влияние посторонних внешних факторов (температура, влажность, вибрация, потоки воздуха, силы Ван-дер-Вальса, броуновское движение и т.д.).

С увеличением точности и чувствительности весов значимость посторонних факторов только увеличивается. Этот факт не позволяет добиться желаемой точности. Но ученые всего мира решили и эту проблему.

Углеродные нановесы

Самым прочным материалом на Земле является алмаз, однако стало известно еще более прочное углеродное соединение – графен. Молекула этого материала имеет плоскую форму толщиной в один атом. Особенность материала – это его необычайная прочность и способность проводить электрический ток.

Получить графен можно из обычного карандаша (графита).
Кристаллическая решетка углеродистого соединения

Решетка углеродистого соединения

Графен представляет собой плоский наноматериал. Наиболее стабильное состояние он принимает, если его свернуть в микротрубку.

Если один конец полученной трубки закрепить и подвести электрический ток, то заряд сконцентрируется на ее втором конце, что вызовет изменение его первоначального положения.

Меняя постепенно частоту электрического тока, можно добиться резонанса с частотой колебания трубки.

Нановесы на основе углеродистой трубки

Нановесы на основе углеродистой трубки

Если на свободный конец углеродистой нанотрубки прикрепить молекулу вещества, то интенсивность ее колебания изменится прямо пропорционально весу молекулы.

Чтобы измерить изменения колебаний трубки, применяется высокоточное лазерное оборудование.

В 2000 году этот принцип измерения веса предложил использовать американский ученый.

Для осуществления измерений необходимо откалибровать нанотрубку, замерить ее свободное колебание, а затем производить взвешивание. Точность измерений достигает 10-15 г.

модели фасовочных весовВыбор чеквейера — ответственное дело, поэтому прежде чем покупать, необходимо изучить полезную информацию об этом виде весоизмерительного оборудования.

Фасовочные весы значительно ускоряют дозировку и фасовку продукции. Полезную информацию об этом оборудовании читайте в нашей статье.

Нужно качественное оборудование для супермаркета?Все необходимое для вас в статье по http://kilogramus.ru/poleznaya-informaciya/printery-dokumentov-dlya-envd.html ссылке.  

Пластинчатые нановесы

В 2009 году французские и американские ученые разработали микроскопические весы для измерения веса наночастиц. Конструкция микровесов состоит из ультратонкой металлической пластины, установленной на нескольких электродах.

Принцип действия пластинчатых нановесов основан на том факте, что при приближении взвешиваемой молекулы пластина начинает вибрировать. Интенсивность вибрации воспринимается и измеряется электродами, которые соединены с компьютером.

Для достижения необходимой точности взвешивания пришлось произвести множество исследований и разработок, однако конечный вариант весов удовлетворяет все требования для проведения измерений. Особенностью оборудования стала быстрота и точность измерений. Практические испытания проводились на измерении массы иммуноглобулинов.

Несмотря на сложность производства микроскопических весов, ученые заявили, что их серийное производство можно осуществить на уже имеющемся оборудовании – на агрегатах для сборки кремниевых микросхем. Этот факт значительно снизит себестоимость весов и сделает их более доступными.

Создание высокоточных нановесов обеспечит благоприятные условия для создания новых технологий, поможет в создании действенных медицинских средств и других разработок.

Все вокруг состоит из молекул и атомов, изучив которые мы сможем понять, как работает мир. Возможно, мы найдем ответы на множество вопросов: из чего состоит вселенная, как вся наследственная информация помещается в нашей ДНК, как происходит регенерация органов, как и где мозг хранит и обрабатывает информацию, чем вылечить СПИД, как добыть дешевую электроэнергию. Это вопросы, на которые у человечества пока нет ответов, но их очень хочется найти.

Поделиться:
2 Комментария
  • Жора says:

    Кто бы мог подумать, что наука настолько не стоит на месте! Удивительная штука — прогресс. Мы, оказывается, стремительно шагаем вперед. Про нановесы слышу впервые, но не трудно догадаться, что это изобретение существенно поможет развивать науку дальше, строить планы, выдвигать гипотезы. Одно изобретение влечет за собой цепочку еще нескольких более значимых.

  • yulia2610 says:

    Помню на уроке физики нам преподаватель говорил, что наночастичку и молекулу невозможно взвесить. Оказывается, что это стало возможным. Принцип работы очень интересный. Считаю, что такие весы очень помогут ядерным физикам, которым очень важен максимально точный вес до нанограмма. А вот в быту или в простом производстве не вижу применения этому изобретению.