Nueva trampa de iones para crear el espectrómetro de masas más preciso del mundo
Mayor precisión en muestras biológicas y mezclas complejas
Los espectrómetros de masas se utilizan ampliamente para analizar mezclas químicas y biológicas muy complejas. Los científicos de Skoltech han desarrollado una nueva versión de un espectrómetro de masas que utiliza las frecuencias de rotación de las moléculas ionizadas en campos magnéticos fuertes para medir las masas con mayor precisión (FT ICR). El equipo ha diseñado una trampa de iones que garantiza el máximo poder de resolución en campos magnéticos ultrafuertes.
Los científicos de Skoltech confían en una nueva trampa de iones para crear el espectrómetro de masas más preciso del mundo
Evgeny Nikolaev and Anton Lioznov/Skoltech
La trampa de iones tiene forma de cilindro formado por electrodos, con campos eléctricos y magnéticos generados en su interior. Las masas exactas de los iones de la muestra pueden determinarse a partir de sus frecuencias de rotación. Los electrodos deben crear un campo armonizado de una forma determinada, de manera que los iones giren de forma predecible. Una trampa con un campo de este tipo se denomina célula armonizada dinámicamente (DHC).
La DHC fue inventada en 2011 por Evgeny Nikolaev, profesor del Centro Skoltech de Ciencia e Ingeniería Computacional y de Datos Intensivos (CDISE). Aunque en realidad, el campo de la célula es de naturaleza muy compleja y no está armonizado, para los iones de rotación rápida en el campo magnético sigue apareciendo como armonizado debido al efecto de promediación, de ahí el nombre de la célula. Hasta ahora, la mejor trampa en términos de precisión en la medición del espectro, la DHC se ha utilizado ampliamente en espectrómetros de masas comerciales y de investigación con una gran demanda de precisión y se ha integrado en el espectrómetro de masas de campo magnético más fuerte en el Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético en Tallahassee, FL.
Los imanes superfuertes cuestan decenas de millones de dólares. Se supone que la precisión de la medición de masas aumenta linealmente con la intensidad del campo magnético, pero no es así: en realidad, el patrón es no lineal y el aumento de la precisión es mucho más lento de lo esperado.
Los científicos supusieron que la no linealidad se produce porque el nivel de vacío en la celda no es suficiente, por muy avanzadas que estén las bombas. Desarrollaron una trampa con ambos extremos abiertos para facilitar la evacuación de los gases residuales y la denominaron "célula Zig-Zag".
"En estos momentos, nuestro laboratorio está fabricando la nueva celda, que utilizaremos en los experimentos para comprobar si nuestras suposiciones y predicciones teóricas son correctas, y si lo son, la trampa volverá a establecer la relación lineal entre la precisión de la medición del espectro de masas y la intensidad del campo magnético, garantizando así una mayor precisión en valores muy altos de la intensidad del campo magnético. El hecho de que la precisión aumente con el incremento de la intensidad del campo magnético significa que la trampa ayudará potencialmente a crear el espectrómetro de masas más preciso de todos", afirma Anton Lioznov, estudiante de doctorado en Skoltech.
Según el director del estudio, el profesor Evgeny Nikolaev, los espectrómetros de masas con un nuevo tipo de célula garantizarán una mayor precisión para las muestras biológicas y las mezclas complejas, como el petróleo, donde incluso los espectrómetros de masas existentes de este tipo con el DHC pueden detectar hasta 400.000 compuestos.
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