Il documento del nanotube del Carbonio offre il potenziale di miniaturizzare gli spettrometri di massa

La Nanotecnologia sta avanzando gli strumenti paragonati “al tricorder„ di Star Trek che eseguono l'analisi chimica in loco per un intervallo delle applicazioni compreso la prova, la rilevazione degli esplosivi e la sicurezza alimentare mediche.

I Ricercatori hanno trovato che quando il documento usato per raccogliere un campione è stato ricoperto di nanotubes del carbonio, la tensione richiesta era 1.000 volte diminuite, il segnale sono stati affilati e la strumentazione poteva catturare le molecole molto più delicate.

Un gruppo dei ricercatori dalla Purdue University e dell'Istituto di Tecnologia Indiano Madras ha svolto lo studio, che è dettagliato “in un documento molto importante„ designato dal giornale Angewandte Chemie.

“Questo è un grande punto nei nostri sforzi per creare la miniatura, spettrometri di massa tenuti in mano per il campo,„ ha detto R. Graham Cooks, il Professor del Henry B. Hass Distinguished di Purdue di Chimica. “La diminuzione drammatica nella potenza richiesta significa una riduzione della dimensione e del costo della batteria per eseguire gli esperimenti. L'intero sistema sta diventando più leggero e più economico, che la porta che molto più vicino ad essere possibile per uso facile e molto diffuso.„

I Cuochi e Thalappil Pradeep, il professor di chimica all'Istituto di Tecnologia Indiano Madras, Chennai, piombo la ricerca.

“Catturare la scienza alla gente è che cosa è la più importante,„ Pradeep ha detto. “La Spettrometria di massa è uno strumento fantastico, ma non è ancora sulla tabella di ogni medico o nella casella degli ispettori e delle guardie giurate agricoli. Le Grandi tecniche sono state sviluppate, ma dobbiamo smerigliatrice negli strumenti che sono accessibili, possiamo essere efficientemente fabbricati e facilmente abbiamo usato.„

Lo studio Fondamenta Fondamenta di Scienza Nazionale ha usato una tecnica dell'analisi sviluppata dai Cuochi ed i suoi colleghi hanno chiamato la ionizzazione di PaperSpray-. La tecnica conta su un campione ottenuto pulendo un oggetto o collocando una goccia di liquido su di carta bagni con un solvente per catturare i residui dalla superficie dell'oggetto. Un piccolo triangolo poi è tagliato dal documento ed è collocato su un collegamento speciale dello spettrometro di massa in cui la tensione è applicata. La tensione crea un campo elettrico che trasforma la miscela del solvente e dei residui nelle goccioline fini che contengono le molecole ionizzate che tirare le cuoia e vacuumed nello spettrometro di massa per l'analisi. Lo spettrometro di massa poi identifica le molecole ionizzate del campione per il loro Massachusetts.

La tecnica dipende da un forte campo elettrico e i nanotubes agiscono come le antenne minuscole che creano un forte campo elettrico da una tensione molto piccola. Un volt sopra alcuni nanometri crea un campo elettrico equivalente a 10 milione volt sopra un centimetro, Pradeep ha detto.

“Il trucco era di isolare questi minuscoli, antenne del nanoscale e tenerle dall'impacchettare insieme perché i diversi nanotubes devono aggettare dal documento,„ ha detto. “I nanotubes del carbonio funzionano bene e possono essere dispersi in acqua ed applicarsi sui substrati adatti.„

La Missione Nana del Governo dell'India ha supportato la ricerca all'Istituto di Tecnologia Indiano Madras ed i dottorandi Rahul Narayanan e Depanjan Sarkar hanno eseguito gli esperimenti.

Oltre a diminuire la dimensione della batteria richiesta e del costo energetico per eseguire le prove, la nuova tecnica egualmente ha semplificato l'analisi quasi eliminando il rumore di fondo, i Cuochi hanno detto.

“In queste circostanze, l'analisi è quasi senza rumore e un segnale marcato e chiaro del campione è consegnato,„ ha detto. “Non sappiamo perché ecco perché le molecole di sfondo che ci circondano nell'aria o dall'interno della strumentazione non stanno essendo ionizzate e stanno immettendo nell'analisi. È un imbarazzo, ma sorpresa piacevole.„

La tensione diminuita richiesta anche rende il metodo più delicato delle tecniche standard di ionizzazione di PaperSpray-.

“È un metodo molto morbido,„ i Cuochi hanno detto. “Le molecole ed i complessi Fragili possono tenere insieme qui quando non non altrimenti. Ciò ha potuto piombo ad altre applicazioni potenziali.„

Il gruppo pianificazione studiare i meccanismi dietro la riduzione delle applicazioni di rumore di fondo e di potenziale del metodo delicato, ma l'aspetto di promessa di nuova tecnica è il suo potenziale di miniaturizzare il sistema di spettrometria di massa, i Cuochi hanno detto.

I Cuochi è un pioniere in spettrometria di massa ed ha lavorato per anni per catturare gli spettrometri di massa dalla dimensione di un'automobile a quello di uno shoebox.

Presto nella sua carriera ha sviluppato le tecniche ambientali di ionizzazione che hanno conceduto provare per essere fatto nell'aria o direttamente su una superficie nel suo ambiente naturale, rispetto alle tecniche convenzionali di spettrometria di massa che hanno richiesto le separazioni chimiche, le manipolazioni di campioni ed il contenimento in una camera di vuoto per ionizzazione e l'analisi. La ionizzazione Ambientale ha aperto la strada per più velocemente, unità più portatili di spettrometria di massa che potrebbero essere utilizzate fuori di un laboratorio.

I Cuochi ed il suo collaboratore Zheng Ouyang, il professore associato di Purdue di assistenza tecnica biomedica ed elettrici e di ingegneria informatica, hanno creato parecchie generazioni di spettrometri di massa miniatura. Recentemente hanno pubblicato i documenti sull'ultima generazione, “il Mini 12,„ in Chimica Analitica del giornale.

I Cuochi ed il suo gruppo hanno regolato gli strumenti per uso nella rappresentazione molecolare per i sistemi diagnostici e la chirurgia del cancro; video terapeutico della droga; provando a biomarcatori in urina; e l'identificazione dei residui portati dagli alimenti degli agenti patogeni, dei batteri, degli antiparassitari e degli esplosivi.

Sorgente: Purdue University