如何给粒子量身高?

来源 :大科技·科学之谜 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenda1982
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  在微观世界领域,经常涉及对原子、分子和原子团尺寸的测量。虽然自从有了扫描显微镜之后,测量已经不是什么大问题了,但扫描显微镜是庞大、复杂和昂贵的仪器,用起来并不方便。有没有更方便的测量办法呢?假如我们能够像用尺子去量一个物体那样方便、直观,那有多好。近几年来,科学家还真发明了一种尺子,它能够很方便地给微观物体量身。
  这种尺子叫等离子尺。虽名为尺,它也并非一般意义上的尺子,组成它的部件中,少不了纳米粒子。
  当光线照射在金、银等贵金属纳米粒子表面时,会在其表面激发起电子振荡。当这样的两个纳米粒子相互靠得很近时,振荡又会因静电感应而步调趋于一致,这时我们就说,两个纳米粒子的电子发生了共振。共振有其特有的共振频率。这个共振频率可以通过反射光的光谱测出来。
  如果在两个纳米粒子之间塞进一个微小的物体,比如一个蛋白质分子或者DNA分子,那么共振频率就会发生改变,表现在反射光的光谱上,就是光谱发生了移动,移动的量跟物体的尺寸成正比。这样,科学家只要比较测量前后共振频率移动了多少,就能测出微小物体的尺寸了。这种测量办法比起扫描显微镜要简单方便多了,而且丝毫不会对被测物体造成损害。
  目前,这种等离子尺的精确度已经达到1埃(100亿分之一米),差不多可以测量一个氢原子的尺寸。而且人们还发明出了3D的等离子尺,可以测量蛋白质和DNA分子的空间结构。
  “虽是微末生意,却是顶上功夫”,这个联子用来形容等离子尺倒也挺合适。
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