Le papier de nanotube de Carbone offre le potentiel de miniaturiser les spectromètres de masse

La Nanotechnologie avance les outils comparés au « tricorder » du Star Trek qui effectuent l'analyse chimique sur place pour une gamme d'applications comprenant le test médical, le dépistage d'explosifs et la sécurité alimentaire.

Les Chercheurs ont constaté que quand le papier employé pour rassembler un échantillon a été enduit des nanotubes de carbone, la tension exigée était 1.000 fois réduites, le signe ont été affilés et le matériel pouvait capturer des molécules bien plus fragiles.

Une équipe de recherche d'Université de Purdue et de l'Institut de Technologie Indien Madras a réalisé l'étude, qui est détaillée dans « un papier très important » montré par le tourillon Angewandte Chemie.

« C'est une étape importante dans nos efforts pour produire la miniature, les spectromètres de masse tenus dans la main pour la zone, » a dit R. Graham Cooks, Professeur de Henry B. Hass Distinguished de Purdue de Chimie. « La diminution excessive de l'alimentation électrique exigée signifie une réduction de taille et de coût de batterie pour effectuer les expériences. Le système entier devient plus léger et meilleur marché, qui la porte que beaucoup plus près d'être viable pour l'usage facile et répandu. »

Les Cuisiniers et le Thalappil Pradeep, un professeur de chimie à l'Institut de Technologie Indien Madras, Chennai, ont abouti la recherche.

La « Prise de la science aux gens est ce qui est le plus important, » Pradeep a dit. La « Spectrométrie de masse est un outil fantastique, mais elle n'est pas encore sur la table de chaque médecin ou dans la poche d'inspecteurs et de gardes de sécurité des instruments aratoires. Des techniques Grandes ont été développées, mais nous devons les rectifier dans les outils qui sont abordables, pouvons être efficacement fabriqués et facilement utilisés. »

L'étude Fondation Fondation de la Science Nationale a utilisé une technique d'analyse développée par des Cuisiniers et son ionisation appelée de PaperSpray- de collègues. La technique se fonde sur un échantillon obtenu en essuyant un objectif ou en mettant une goutte de liquide sur le papier mouillé avec un solvant pour capturer des résidus de la surface de l'objectif. Une petite triangle est alors coupure du papier et mise sur une connexion spéciale du spectromètre de masse où la tension est appliquée. La tension produit un champ électrique qui transforme le mélange du solvant et des résidus en gouttelettes fines contenant les molécules ionisées qui sautent hors circuit et sont nettoyées à l'aspirateur dans le spectromètre de masse pour l'analyse. Le spectromètre de masse recense alors les molécules ionisées de témoin par leur Massachusetts.

La technique dépend d'un champ électrique intense et les nanotubes agissent comme les antennes minuscules qui produisent un champ électrique intense d'une tension très petite. Un volt au-dessus de quelques nanomètres produit un champ électrique équivalent à 10 millions de volts au-dessus d'un centimètre, Pradeep a dit.

« Le tour était d'isoler ces minuscule, antennes de nanoscale et les maintenir de l'empaquetement ensemble parce que les différents nanotubes doivent projeter hors du papier, » il a dit. « Les nanotubes de carbone fonctionnent bien et peuvent être dispersés dans l'eau et être appliqués sur les substrats adaptés. »

La Mission Nanoe du Gouvernement de l'Inde a supporté la recherche à l'Institut de Technologie Indien Madras et les étudiants de troisième cycle Rahul Narayanan et Depanjan Sarkar ont effectué les expériences.

En plus de réduire la taille du coût exigé et énergetique de batterie pour exécuter les tests, la technique neuve a également simplifié l'analyse en éliminant presque le bruit de fond, les Cuisiniers ont dit.

« Dans ces conditions, l'analyse est presque sans bruit et un signe tranchant et dégagé de l'échantillon est fourni, » il a dit. « Nous ne savons pas pourquoi c'est pourquoi les molécules de mouvement propre qui nous entourent dans le ciel ou du matériel ne sont pas ionisées et entrent dans l'analyse. C'est déconcerter, mais agréable surprise. »

La tension réduite exigée également rend la méthode plus douce que les techniques normales d'ionisation de PaperSpray-.

« C'est une méthode très douce, » les Cuisiniers ont dit. « Les molécules et les composés Fragiles peuvent lier ici quand elles pas autrement. Ceci a pu mener à d'autres applications possibles. »

L'équipe planification pour vérifier les mécanismes derrière la réduction du bruit de fond et des applications possibles de la méthode douce, mais l'aspect le plus prometteur de la technique neuve est son potentiel de miniaturiser le système de spectrométrie de masse, les Cuisiniers ont dit.

Les Cuisiniers est un pionnier en spectrométrie de masse et a travaillé pendant des années pour prendre les spectromètres de masse de la taille d'un véhicule à celui d'un shoebox.

Précoce dans sa carrière il a développé les techniques ambiantes d'ionisation qui ont laissé tester pour être faites dans le ciel ou directement sur une surface dans son environnement naturel, par opposition aux techniques conventionnelles de spectrométrie de masse qui ont exigé des séparations chimiques, des manipulations des échantillons et l'endiguement dans un puits à dépression pour l'ionisation et l'analyse. L'ionisation Ambiante a préparé le terrain pour plus rapidement, des dispositifs plus portatifs de spectrométrie de masse qui pourraient être utilisés en dehors d'un laboratoire.

Les Cuisiniers et son collaborateur Zheng Ouyang, le professeur agrégé de Purdue du génie biomédical et élém. élect. et de l'ingénierie informatique, ont produit plusieurs rétablissements des spectromètres de masse miniatures. Ils ont récent publié les documents sur le dernier rétablissement, les « Mini 12, » en Chimie Analytique de tourillon.

Les Cuisiniers et son équipe ont réglé avec précision les outils pour l'usage dans la représentation moléculaire pour les diagnostics et la chirurgie de cancer ; surveillance thérapeutique de médicament ; déterminer des biomarqueurs en urine ; et l'identification des résidus d'origine alimentaire d'agents pathogènes, de bactéries, de pesticides et d'explosifs.

Source : Université de Purdue