Сколтех — новый технологический университет, созданный в 2011 году в Москве командой российских и зарубежных профессоров с мировым именем. Здесь преподают действующие ученые, студентам дана свобода в выборе дисциплин, обучение включает работу над собственным исследовательским проектом, стажировку в индустрии, предпринимательскую подготовку и постоянное нахождение в международной среде.

Новая “ионная ловушка”.  В Сколтехе планируют создать самый точный в мире масс-спектрометр

Масс-спектрометры широко используются в науке для анализа сверхсложных химических и биологических смесей. Ученые из Сколтеха разработали модификацию масс-спектрометра, измеряющего массы по частотам вращения ионизированных молекул в сильных магнитных полях, позволяющую повысить точность измерений масс молекул. Они научились делать электромагнитную измерительную “ионную ловушку”, которая позволяет добиться максимальной точности в случае ультравысоких магнитных полей.    Результаты работы опубликованы в журнале Analytical Сhemistry.

ac0c03237_0004

Иллюстрация ловушки открытого типа из журнала Analytical Chemistry

“Ионная ловушка” представляет из себя цилиндр из электродов, внутри которого создаются электрические и магнитные поля, в которых вращаются ионы исследуемого вещества. По частотам вращения ионов можно определить их точную массу. В этом процессе важно, чтобы ионы вращались предсказуемо. А для этого электрическое поле, которое создаёт ловушка своими электродами должно быть специальной формы. Такое поле называют гармонизированным, а ловушки ловушками с динамической гармонизацией.

Первая динамически гармонизованная ловушка (DHC) была изобретена в 2011 году профессором Центра Сколтеха по научным и инженерным вычислительным технологиям для задач с большими массивами данных (CDISE) Евгением Николаевым. Она так называется, потому что в реальности поле в ней не гармонично, но ионам кажется, что оно такое – из-за их быстрого вращения. Ловушка DHC — лучшая ловушка на данный момент по точности определения спектра, поэтому она активно используется в масс-спектрометрах, применяемых в исследованиях, так как там особенно важна большая точность. Она установлена в масс-спектрометре с самым сильным магнитным полем в Национальной лаборатории сильных магнитных полей, в Таллахасси, США.

Точность измерения масс должна линейно расти с ростом магнитного поля. Магниты с сверхсильным магнитным полем стоят десятки миллионов долларов. В реальности оказалось, что точность при увеличении величины магнитного поля, к сожалению, растет не линейно, а намного медленнее ожидаемого.

Ученые предположили, что это связано с недостатком вакуума в ловушке даже при использовании самых совершенных насосов. И разработали ловушку открытого типа, открытую с обоих концов, что позволяет беспрепятственно откачивать остаточные газы из нее для поддержания необходимого вакуума. Ловушку назвали Zig-Zag Cell.

«Сейчас в нашей лаборатории создаётся этот прибор “в железе”. На нём мы проведём эксперименты и проверим, были ли верны наши предположения. Но если они верны – тогда созданная ловушка снова вернёт линейную зависимость точности измерения масс-спектра от магнитного поля, что даст лучшую точность при очень больших магнитных полях. А поскольку точность и так растёт с ростом поля, это означает, что ловушка потенциально позволит создать самый точный из всех существующих масс-спектрометров», – рассказывает аспирант Сколтеха Антон Лиознов.

По словам руководителя исследования профессора Евгения Николаева, масс-спектрометры с новым типом ловушки позволят повысить точность анализа биологических образцов и таких сложных смесей, как нефть, где уже удается обнаружить до 400 тысяч различных соединений. 

Контакты:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81

Tweet about this on Twitter0Share on Facebook0Pin on Pinterest0Share on Tumblr0Share on VK