秤是用来测量物体质量的衡器，常见的有杆秤、台秤、电子秤、弹簧秤等。世界上最原始的秤是悬挂式的双盘秤，由古埃及人发明的，这种秤有两个秤盘，分别悬挂在秤梁的两端。我国早在春秋中晚期，楚国就制造出了小型的衡器，叫木衡，用来称黄金货币，后经演变成现代仍在使用的杆秤。19世纪后期，随着电子技术的发展，电子秤诞生了，它充分利用了电子应变原理和单片机的智能技术，使称重的数据直观精确，操作简单便利，数据记录准确，是目前使用最为普遍的衡器。近年来，美国佐治亚理工学院的王中林等科学家在进行碳纳米管强度和柔韧性实验时，发明一种由碳纳米管制造出来的“纳米秤”，它能称量亿亿分之二百克的单个病毒的质量，是当今世界上最小的“秤”。

图1 单壁碳纳米管	图2 多壁碳纳米管

这种碳纳米管是由日本NEC公司的电子显微镜专家饭岛于1991年检验石墨电弧中产生的球状碳分子时，意外发现了由管状同轴纳米管组成的碳分子，它是石墨中一层或者若干层碳原子卷曲而成的笼状"纤维"，碳纳米管根据碳原子层数可分为单壁碳纳米管（见图1）和多壁碳纳米管（见图2）。碳纳米管是石墨和金刚石的同素异形体，其直径只有几到几十纳米，相当于人类头发的几千分之一，也就是说，几千个碳纳米管并排在一起的宽度才相当于一根头发的直径。碳纳米管的弹性模量非常高，与金刚石的基本相同，约为钢的5倍；其弹性应变最高可达百分之十二，约为钢的六十倍，而密度仅为钢的六分之一。所以碳纳米管质量非常轻，特别适合于制作纳米秤。

王中林等科学家对原位透射电子显微镜的试样夹具进行改造，使夹具在电镜腔体中工作时能够受控于外加电场，从而能够在电镜观察碳纳米管的同时，还能给碳纳米管施加电压，这样就可以利用电镜观察到碳纳米管不同电压下的透射电子图像和衍射图谱，因而实现对单根纳米管进行性能测量。在纳米管上外加一交变电压，就会产生外加电压的频率机械共振（见图3），而这种机械共振的频率是可以精确测到的。根据共振频率可以唯一决定纳米管弯曲模量的原理，“纳米秤”就诞生了。纳米秤与弹簧振子相似，当弹簧系数已知时，通过测量振动频率就可以测出黏结在顶端颗粒的质量。如图4所示，在碳纳米管的端部黏附微小粒子后，共振频率就降低了40%，通过简单的公式计算，颗粒的质量就可以确定为22±6费克（1费克=1×10^-15克），这相当于一颗大米粒质量的五千亿分之一。所以这种新发明的纳米秤是世界上最为敏感和最小的衡器。可以预见，这种纳米秤可以用来测量大生物分子和生物医学颗粒的质量。例如，在医学领域可以称出如癌症、艾滋等疾病中不同病毒的质量，由此区分病毒种类，来发现新的病毒。它将是人类向微观世界进军的有力武器。

图3频率机械共振	图4 黏附小颗粒后的频率机械共振