有的人永远都不知足。早先，康奈尔大学的纳米科技研究者们制造了一种敏感度极高的设备，它能够探测到单个细菌的质量??大约是665毫微微克，然后他们又制造设备来测量单个病毒的质量??大约1.5毫微微克。现在，利用一种高度精密的技术，他们已经测量出了单个DNA分子的质量，大约是995，000道尔顿??比1微微微克稍重??并且甚至可以通过对质量进行计算，得出附在单个受体上的DNA分子个数。 研究者称，这种设备属于纳米级电子机械设备（NEMS），可以把悬臂制造的小来进一步增强敏感度。 研究者们还说，这种技术可以与微应用流体学结合来对体积极小的DNA样本进行基因分析，甚至分析一个细胞中的样本。目前基因分析技术需要对更小的DNA样本进行研究，使其通过一种叫多聚合酶连锁反应扩增（PCR amplification）的技术来多次进行复制。DNA分析的用途之一就是可以探测癌症易感基因的基因制造者。 DNA、蛋白、以及其他有机分子的质量常常都是用道尔顿来标示。1道尔顿，同样是原子质量的单位，大约等于单个质子或中子的质量。与其它质量单位相比，1道尔顿是千分之一渺克，1渺克是千分之一微微微克，1微微微克又是千分之一毫微克，1毫微克又是千分之一皮克，而1毫微克是十亿分之一克。 当DNA的体积很大，大到像分子的时候，它们与大多数病毒相比仍然小得多，病毒主要是DNA核以及覆盖在核上的一层蛋白组成。康奈尔大学的研究者们相信它们的研究能用于发现更小的有机分子包括蛋白，并且可以在医疗或法医诊断中获得更广泛的应用。 “化学中存在某些测量分子的限制。那些设备的质量分辨率要比我们所使用的大许多倍，”康奈尔大学应用和工程物理学教授哈罗德?克瑞海德说。他强调说，如果拥有识别蛋白质和其他有机分子的能力就可能会研究出针对一系列疾病??包括艾滋病??的探测器。 克瑞海德与他人共同撰写论文在康奈尔大学和特拉维夫大学发表了这项最新的研究成果。读者们可以通过访问纳米快报（Nano Letters）的在线版本，而在下一期纳米快报中也会刊登这篇论文。 质量测量仪器的基本原理是备测量体的振荡频率差异来判断质量，就像大一点的钟想起来要比小一点的低沉。研究者们把这种原理应用到纳米级测量，他们利用康奈尔大学设计的纳米级仪器来创造一系列细小的悬臂振荡器（长度约3到5微米，加上硅片厚度约90毫微米），想象一下，这就像把一大桶原子倒到一个跳水板上，它会立刻弹起来。在每个悬臂的末端，研究者们放置了一个微小的金点（直径为40毫微米）。（1毫微米为十亿分之一米，或者是三个硅原子排成一排的长度。一微米是1000毫微米。） 然后利用一种含有1578个碱基对组成的DNA溶液来冲刷一组悬臂。为了实验，这些DNA都在之前利用一种叫的分子修改过，这种分子含有硫分子，很易于与黄金结合。结果，一些DNA就会粘附到黄金点上。 在硫醇的激发和激光的作用下，这些悬臂开始以11到12 Megahertz（MHz）的频率开始震荡。这时利用另一道激光来作用于振荡器并且计算由反射光引起的干扰模式就可以测量出振荡频率。在实验报告中，1微微微米的质量变化就足以将振荡频率提高到50Hz或更高，这要看振荡器的尺寸。利用这种最小敏感度最高的设备，频率会提高到194Hz。这是研究者们不仅可以测量DNA分子粘合物的质量，而且还可以依据整体提高的频率来计算附在受体上的分子数目。然后通过稀释溶液，他们就能够辨别出粘附在悬臂上的单个DNA分子。 克瑞海德表示，对于为分子数量计算或抗体测量进行DNA分析所使用的设备来说，可以利用多组振荡器，而每组都涂上可以粘附不同DNA代码或抗体形态的材料，然后通过激光作用就会分辨出出那些受到影响的振荡器。 在之前的研究中，克瑞海德所负责的研究组成员已经能使用单束激光来作用于纳米级机械振荡器的振荡，并且测量振荡结果。实验中，他们发现将激光射到硅基附近的一个点上时，就可以是振荡器开始振荡，然后可以利用另一束更加明亮的聚焦激光来读取振荡结果。他们说，这使振荡器能够应用在更加细微的测量中。