#1 29. August 2012 Zuletzt bearbeitet: 14. April 2017 Mit Hilfe winziger Nanohebel schließen Physiker auf die Masse von Biomolekülen {img-src: http://www.wissenschaft-aktuell.de/onTEAM/fotos/221346055347.jpg} Struktur der hoch empfindlichen Atomwaage unter dem Mikroskop Grenoble (Frankreich)/Pasadena (USA) - Das Gewicht eines einzigen Moleküls konnten Physiker eines internationalen Teams mit einer winzigen Balkenwaage mechanisch bestimmen. Dazu analysierten sie die Schwingungen, die durch das Andocken des Moleküls auf einem mikroskopisch kleinen Draht entstanden. Als Testobjekt wählten die Wissenschaftler vom CEA-LETI in Grenoble und vom California Institute of Technology in Pasadena das Biomolekül Immunoglobulin M. In einer Vakuumkammer setzte sich dieser Antikörper auf den filigranen Draht, der wie eine Brücke zwischen zwei Elektroden eingespannt war. Je nach Masse und Andockpunkt versetzte das Molekül die Mikrobrücke in Schwingungen. Abhängig von der Art der Schwingungen erzeugten angeschlossene piezoelektrische Elemente kleine elektrische Spannungen, aus denen die Forscher auf die genaue Masse des Moleküls zurückschließen konnten. Die erste mechanische Waage für Atome und Moleküle ist diese Erfindung allerdings nicht. Schon vor vier Jahren gelang es kalifornischen Forschern, die Masse eines Goldatoms über schwingende Nanoröhrchen aus Kohlenstoff bis auf einige Yoktogramm genau zu wiegen. Das entspricht einer Grammangabe mit 23 Nullen hinter dem Komma. Doch da Änderungen des Stromflusses im Nanoröhrchen analysiert wurden, war der Einsatz dieser Atomwaage auf leitfähige Atome beispielsweise aus Metall beschränkt. Die nun entwickelte Methode eignet sich auch für weniger leitfähige biologische Moleküle. Quelle: Waage für einzelne Biomoleküle - Wissenschaft aktuell ---- Mit dieser Waage sollen Blutproben schneller analysiert werden können oder auch bessere Untersuchungen von Luft und Wasser möglich sein. Die genauen Berechnungen und Formeln sowie Bilder und Diagramme findet ihr in einer PDF der Zeitschrift "Nature": Nature Publishing Group: Error Page 1 Person gefällt das. + Multi-Zitat Zitieren
#2 3. September 2012 AW: Erste Atomwaage für biologische Moleküle Ist jetzt vielleicht eine lächerliche Frage, jedoch würde ich gerne wissen wie diese Waage hergestellt wurde. Das muss ja eine unheimliche Präzisionsarbeit sein. Ist schon erstaunlich in welchen Bereichen man sich hier aufhält. Vor allem über welchen Größen wir hier sprechen. + Multi-Zitat Zitieren
#3 3. September 2012 AW: Erste Atomwaage für biologische Moleküle Und auch ob dies diesen Aufwand eigentlich lohn und wie kostspielig ist dies alles oder ist dies in diesem Fall eine Sache von wegen neue Grenzen setzen. + Multi-Zitat Zitieren
#4 4. September 2012 AW: Erste Atomwaage für biologische Moleküle Die Forscher fertigen ihre neue Waage mit etablierten lithografischen Verfahren. Dadurch könnte sie laut Aussage der Wissenschaftler sowohl günstig produziert als auch in bereits verfügbare Präzisionswaagen integriert werden. Vereinfacht gesagt man druckt ein Foto aus und die stellen die später das Objekt ergeben werden durch säure ausgelöst und in die Fehlstelle füllt man dann anderes Material. Genauer beschrieben wird das hier: Fotolithografie (Halbleitertechnik) Selbes verfahren wird auch für Prozessoren und andere Halbleitertechniken verwendet. Intel fertig momentan die Sandy Bridge in 22nm. Technisch sind derzeit schon 7nm - 2nm möglich, was auch in den nächsten Jahren dann Serienreif wird. + Multi-Zitat Zitieren
#5 4. September 2012 AW: Erste Atomwaage für biologische Moleküle Woher hast du das mit den 7-2nm? Ich find die 22nm schon immer wieder krass. Aber wie tricksen sie denn die Wellenlänge auf 2nm runter? Das sind dann Elektronenlitographische Verfahren oder was? Und die Elektronik macht das mit? Gibts da keine Leckströme? Zum Topic: Ob da wirklich sowas praktisches wie fürs Blut rauskommt. Ich waage *twink* es ja zu bezweifeln. Das ist wie immer eine mögliche Spielerei aber bis das wirklich was wird oder ob. Irgendwie mann man seine Paper ja motivieren. Obwohl so eine Atomwage schon geil genug ist wie ich finde + Multi-Zitat Zitieren
#6 5. September 2012 AW: Erste Atomwaage für biologische Moleküle Soweit ich weiß werden einige Speicherbausteine (für SSDs und co) bereits (fast Serienreif) in 18 oder 20nm gefertigt - diese Fertigungen sind auch deutlich einfacher als CPUs oder gar GPUs (die hoch komplex aufgebaut sind). Ich meine auch mal gelesen zu haben (kann gerne versuchen den Artikel zu finden), dass momentan alles <12/14nm mit aktuellen Methoden nicht möglich sei, weil dazu die Wellenlänge des Lichts zu groß ist - man kann es physikalisch einfach nicht mehr. Deshalb müssen ab da dann neue Verfahren entwickelt/gefunden werden. Und bei Fertigungstechniken <5nm wirds auch so langsam kritisch - da kommt man fast in die Regionen des Durchmessers von Silizium-Atomen... + Multi-Zitat Zitieren
#7 5. September 2012 AW: Erste Atomwaage für biologische Moleküle Theoretisch würde diese Waage im Labor viel Arbeit (Zeit) sparen, gerade in der Bio- technologie/chemie. Unbekannte Moleküle wie z.B Proteine kann man dann im Gegensatz zu den heutigen Verfahren bestimmt schneller erkennen bzw. zuordnen. Allerdings auch eine frage ob sich das Geldtechnisch rentiert, so eine Waage+Analysegerät kostet bestimmt einen Haufen Kohle, zumal es bestimmt nur 1-2 Hersteller/Vertriebe geben wird... Bin trotzdem gespannt ! + Multi-Zitat Zitieren
#8 5. September 2012 AW: Erste Atomwaage für biologische Moleküle Hey, physikalisch gesehen kann man mit der Strukturgröße noch sehr viel weiter runter. Also rein von der Funktion eines Transistors gesehen. Das Problem im Moment ist eher die Belichtung bei der Chipherstellung. Im Moment kommt man mit Immersionslitographie auf 20nm oder so runter. Für noch kleinere Strukturbreiten braucht man dann EUV-Litographie (also Bestrahlung mit "Licht" mit 13.5 nm Wellenlänge) oder gleich Elektronenlitographie (Bestrahlung mit Elektronen). + Multi-Zitat Zitieren
#9 6. September 2012 Zuletzt bearbeitet: 14. April 2017 AW: Erste Atomwaage für biologische Moleküle Bezüglich der Fertigungsprobleme <12nm hat sich Intel bereits Gedanken gemacht, ein Artikel hab ich jetzt gefunden: Intels CEO, Paul Otellini, hat verlautbaren lassen, dass der Konzern mit der Entwicklung von Prozessoren in einer Strukturbreite von 5 nm und 7 nm beginnt. Im kommenden Jahr soll nach den Plänen des weltgrößten Chipherstellers die Entwicklung der 14-nm-Chips abgeschlossen sein, die dann bis 2015 das Herstellerprogramm bestimmen sollen. Danach stehen zunächst CPUs mit einer Strukturbreite von 10 nm auf dem Plan. {img-src: http://media.bestofmicro.com/intel-14nm-10-nm-5nm-7nm,6-T-337205-13.png} Quelle: Intel startet Entwicklung von 5- und 7-nm-Prozessoren (vom 14. Mai 2012) + Multi-Zitat Zitieren