科学家利用纳米电子机械系统(NEMS)成功测量了病毒和单分子层的重量。美国科奈尔大学的研究团队此前曾用类似装置测出单个细胞的质量,如今进一步将该技术应用于病毒测量。他们制造了一个微小的振动悬梁,其尺寸仅为4微米长、500纳米宽,类似于跳水板的结构。当电场或激光作用时,悬梁会产生振动,振动频率可以通过激光闪烁检测。通过减小悬梁尺寸并置于真空环境中,装置灵敏度大幅提升,能够检测到重量变化引起的频率变化。
在实验中,研究人员在悬梁上附着抗体,使其与病毒颗粒结合。此外,他们还利用硫基生物化学反应在悬梁表面形成单分子层,并测得其重量为6.3渺克(zeptogram)。据估算,该装置的最小检测质量为0.37渺克,未来有望通过改良达到千分之一渺克的精度,从而检测DNA分子、蛋白质等生物分子。这一技术进展为微生物和生物活性分子的探测与识别提供了新工具。