纳米粒子在许多应用中的功能，包括药物输送和纳米光学，通常取决于它们的质量和尺寸。同时测量同一纳米颗粒的这些特性也具有挑战性。现在，来自墨尔本大学和麻省理工学院 (MIT) 的科学家们发现，可以通过将纳米颗粒在其原生溶液中通过廉价且简单的机械管来实现这一测量壮举。
在今天发表在 Nature Communications 上的一篇论文中，研究人员详细介绍了他们如何使用现有仪器和新数学做出这一发现。
简单的质量平衡通过跟踪机械谐振器的频率来工作。但是这些天平也可以用来衡量规模吗?为了解决这个问题，该团队研究了纳米粒子在放置在振动的机械流体填充管中时如何移动。
共同主要作者和墨尔本大学研究员 Jesse F. Collis 博士说：“虽然以前的应用侧重于纳米粒子相对于周围流体的上下运动，但我们想知道旋转运动的影响。 ”
麻省理工学院博士后研究员和共同主要作者 Georgios Katsikis 进行了关键的实验观察，即即使管子没有上下振动，管子的振动也会发生变化。
“这让我感到惊讶。每个人都认为没有上下运动意味着没有信号。我们想了解这个信号背后的原因。”
科学家们以前认为，如果将纳米粒子漂浮在管中并摇晃它，响应将与粒子的质量成正比。但新的研究表明，除了这种众所周知的反应外，还存在与粒子大小成正比的第二反应。
“基本上，纳米颗粒会在液体中形成一个洞，从而改变液体流动，”科利斯博士说。“正是这种现象使我们能够开发新的数学方法，将管振动与孔系起来，从而将颗粒大小与质量系起来。”
这些发现对生物技术具有重要意义，在生物技术中，颗粒大小的知识可用于扩大质量的现有应用。可以对疫苗开发中的病毒载体进行称重，以检查 DNA 是否成功包装在病毒中。如果病毒形成聚集物的团块，大小可以提供信息，这会降低治疗效果。
通讯作者 John Sader 教授(墨尔本大学)和 Scott Manalis 教授(麻省理工学院)指导了该研究的数学和实验方面。
研究结果发表在《自然通讯》上。
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