Как с помощью прибора вычисляют запах наркотиков или взрывчатки?
В основе прибора — совершенно новый принцип, разработанный в ИОФ РАН совместно с Университетом штата Монтана (США). Суть его в том, что молекулы искомых веществ сначала сорбируются на специально обработанную кремниевую поверхность и взаимодействуют с ней. Затем луч лазера сшибает их с этой поверхности, и они становятся положительно заряженными ионами, отличающимися от исходных молекул только тем, что к ним присоединен или удален с них ион водорода, протон.
Такие ионы легко анализировать с помощью так называемого времяпролетного масс-спектрометра. В нем ионы разгоняют, по времени полета до мишени определяют их массу и соответственно идентифицируют.
«Нам сильно повезло, — рассказывает руководитель проекта кандидат физико-математических наук С.Никифоров. -Наиболее распространенные наркотики
и взрывчатые вещества, да и большинство отравляющих веществ — это азотсодержащие соединения, которые смогут участвовать в реакциях обмена протоном. Благодаря этому их можно анализировать с помощью нашего метода — сорбировать на кремнии и протонировать (или депротонировать) лучом лазера».
Предварительно авторам пришлось решить две сложные задачи. Во-первых, добиться, чтобы большинство искомых молекул прилипали к кремниевой пластинке. Для этого ученые сделали ее шероховатой. А во-вторых, нужен был эталон для чрезвычайно низких концентраций искомых веществ или их аналогов, буквально для считанных молекул. Простым разбавлением сделать это невозможно — слишком неточно. Ученые нашли исключительно остроумное решение, использовав пьезочувствительный элемент — кварцевую пластину с предварительно нанесенным покрытием, вес которого можно измерить по частоте колебаний пластины. В это покрытие, как в матрицу, ученые и предложили вводить вещество-эталон. В вакуумной камере оно испаряется, а разницу в весе и соответственно количество вещества, попавшего в объем камеры, можно точно измерить по частоте колебаний этой пластинки.
Ученые сделали и откалибровали первый опытный образец такого анализатора. Теперь нужно разработать программное обеспечение, чтобы прибор мог работать автоматически.
Такие ионы легко анализировать с помощью так называемого времяпролетного масс-спектрометра. В нем ионы разгоняют, по времени полета до мишени определяют их массу и соответственно идентифицируют.
«Нам сильно повезло, — рассказывает руководитель проекта кандидат физико-математических наук С.Никифоров. -Наиболее распространенные наркотики
и взрывчатые вещества, да и большинство отравляющих веществ — это азотсодержащие соединения, которые смогут участвовать в реакциях обмена протоном. Благодаря этому их можно анализировать с помощью нашего метода — сорбировать на кремнии и протонировать (или депротонировать) лучом лазера».
Предварительно авторам пришлось решить две сложные задачи. Во-первых, добиться, чтобы большинство искомых молекул прилипали к кремниевой пластинке. Для этого ученые сделали ее шероховатой. А во-вторых, нужен был эталон для чрезвычайно низких концентраций искомых веществ или их аналогов, буквально для считанных молекул. Простым разбавлением сделать это невозможно — слишком неточно. Ученые нашли исключительно остроумное решение, использовав пьезочувствительный элемент — кварцевую пластину с предварительно нанесенным покрытием, вес которого можно измерить по частоте колебаний пластины. В это покрытие, как в матрицу, ученые и предложили вводить вещество-эталон. В вакуумной камере оно испаряется, а разницу в весе и соответственно количество вещества, попавшего в объем камеры, можно точно измерить по частоте колебаний этой пластинки.
Ученые сделали и откалибровали первый опытный образец такого анализатора. Теперь нужно разработать программное обеспечение, чтобы прибор мог работать автоматически.
Оставить свой ответ:
