De gekoppelde microcantilevers. De zwarte stippellijn geeft de verbinding tussen beide springplanken aan, het rode cirkeltje de te meten massa.

In Tsukuba, Japan, is het eerste microcantilevertje gebouwd dat een massa van minder dan twee nanogram tot op een procent nauwkeurig kan bepalen. Het wegen van losse moleculen is nu heel dichtbij, schrijven Hiroshi Yabuno en collega’s in Applied Physics Letters.

Hun techniek werkt ook nog eens onder water, zodat je kunt denken aan het volgen van processen in levende cellen.

Dat zulke microspringplankjes gevoelig genoeg zouden kunnen worden om moleculen te wegen, is al eerder geopperd. Maar tot nu toe wilde men het doen door te meten in hoeverre de natuurlijke resonantiefrequenties verschuiven als er een extra massa op de cantilever ligt.

De Japanners pakken het iets anders aan. Ten eerste werken ze met ‘self-excited oscillation’ (in het Nederlands schijnt dat zelfoscillatie te heten) wat er op neer komt dat de microcantilever zijn eigen voorkeursfrequentie opdringt aan de aandrijving.

Ten tweede is het niet één microcantilever maar twee naast elkaar, met een verbindingsstrookje aan de basis zodat de bewegingen van die twee elkaar beïnvloeden. Op één van de twee leg je je massa, de andere blijft leeg en dient als een soort interne standaard. Het resultaat is dat de viscositeit van het omringende medium uit de vergelijkingen wegvalt en het in principe niet meer uitmaakt of je in hoogvacuüm of in dikke vloeistof meet.

De Japanners hebben het geprobeerd met microbolletjes van polystyreen, waarvan ze de massa konden afleiden uit de diameter.Het kleinste bolletje woog op papier 1.855 picogram en dat was ook precies wat de microcantilevertjes aangaven. Die één procent nauwkeurigheid lijkt een beetje een slag in de lucht, maar kennelijk werkt het inderdaad heel aardig.

bron: American Institute of Physics