Российские физики создали «стахановский» масс-спектрометр
Ученые из МФТИ и «Сколтеха» создали новый тип масс-спектрометра, который может работать сразу с несколькими веществами одновременно, и изучает их со всех сторон, сообщает пресс-служба вуза.
«Наша разработка позволит сделать аналитическую химию «многозадачной» в полной аналогии с компьютерными параллельными вычислениями. В нашем случае каждый источник ионизации выступает как независимый процессор, производящий вычисления, а масс-спектрометр собирает данные от всех источников и передаёт их исследователю», рассказывает Юрий Костюкевич, сотрудник «Сколтеха» и МФТИ.
Масс-спектрометры представляют собой своеобразный аналог обычных магазинных «весов», за исключением того, что они «взвешивают» не товары, а отдельные атомы и молекулы, определяя их массу и даже структуру по тому, как их масса соотносится с зарядом. Сегодня подобные приборы есть практически в каждой научной лаборатории и на каждом космическом зонде, изучающем далекие планеты.
Все масс-спектрометры работают примерно аналогичным образом они особым образом распыляют изучаемый образец, превращая его в газ, и затем ионизируют его, «отрывая» от атомов электроны одним из нескольких способов, открытых за последние годы. Эти ионы затем прогоняются через специальный набор магнитов, который заставляет их отклониться от курса и попасть в особый детектор, определяющий их массу и заряд.
Главная проблема фактически всех спектрометров, как рассказывает Костюкевич, заключается в том, что их системы ионизации работают хорошо только с одним типом молекул, что заставляет ученых тратить много времени на подбор корректной методики ионизации в тех случаях, если они не знают, с каким веществом они имеют дело. Российские физики решили эту проблему, совместив четыре метода ионизации, покрывающих фактически все классы соединений.
Подобный прием, как рассказывают ученые, сделал созданный ими спектрометр «многозадачной» машиной. Каждый тип ионизаторов можно использовать для независимой и одновременной работы с разными или одними и теми же веществами, не вызывая проблемы в работе спектрометра.
Это же свойство их машины, как отмечают Костюкевич и его коллеги, позволяет использовать ее для наблюдений за тем, как различные молекулы взаимодействуют друг с другом и изучения продуктов этих реакций.
Для демонстрации его работоспособности физики использовали свое детище для одновременного анализа состава нефти и ряда белковых молекул, присутствующих в клетках человека и других многоклеточных живых существ, а также продуктов их взаимодействия с дейтерием, «тяжелым» водородом. Как надеются авторы статьи, их разработка найдет применение и в лабораториях, и в промышленности.