Gli spettrometri di massa sono ampiamente utilizzati per analizzare miscele chimiche e biologiche altamente complesse. Gli scienziati di Skoltech hanno sviluppato una nuova versione di uno spettrometro di massa che utilizza le frequenze di rotazione delle molecole ionizzate in forti campi magnetici per misurare le masse con maggiore precisione (FT ICR). Il team ha progettato una trappola ionica che garantisce il massimo potere risolutivo in campi magnetici ultra-forti. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Chimica analitica .

La trappola ionica ha la forma di un cilindro composto da elettrodi, con campi elettrici e magnetici generati all'interno. Le masse esatte degli ioni del campione di prova possono essere determinate dalle loro frequenze di rotazione. Gli elettrodi devono creare un campo armonizzato di una forma particolare tale che gli ioni ruotino in modo prevedibile. Una trappola con un tale campo è chiamata cellula dinamicamente armonizzata (DHC).

Il DHC è stato inventato nel 2011 da Evgeny Nikolaev, un professore presso lo Skoltech Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering (CDISE). Sebbene in realtà, il campo della cellula è di natura molto complessa e non è armonizzato, per gli ioni che ruotano velocemente nel campo magnetico appare ancora come armonizzato a causa dell'effetto di media, da qui il nome della cella. Finora, la migliore trappola in termini di accuratezza della misurazione dello spettro, il DHC è stato ampiamente utilizzato nella ricerca e negli spettrometri di massa commerciali con un'elevata richiesta di precisione e integrato nello spettrometro di massa a campo magnetico più forte presso il National High Magnetic Field Laboratory di Tallahassee, FL.

I magneti super potenti costano decine di milioni di dollari. Si suppone che la precisione della misurazione della massa aumenti linearmente con l'intensità del campo magnetico, ma non è così:in realtà, il modello non è lineare, e l'aumento della precisione è molto più lento del previsto.

Gli scienziati hanno ipotizzato che la non linearità si verifica perché il livello di vuoto nella cella non è sufficiente, non importa quanto siano avanzate le pompe. Hanno sviluppato una trappola con entrambe le estremità aperte per una facile evacuazione dei gas residui e l'hanno chiamata "Cella Zig-Zag".

"Proprio adesso, il nostro laboratorio sta fabbricando la nuova cella che utilizzeremo per gli esperimenti per verificare se le nostre ipotesi e previsioni teoriche sono corrette, e se lo sono, la trappola ripristinerà la relazione lineare tra l'accuratezza della misurazione dello spettro di massa e l'intensità del campo magnetico, garantendo così una maggiore precisione a valori molto elevati di intensità del campo magnetico. Il fatto che la precisione aumenti con un aumento dell'intensità del campo magnetico significa che la trappola potrebbe potenzialmente aiutare a creare lo spettrometro di massa più accurato di tutti, "dice Anton Lioznov, un dottorato di ricerca studente presso Skoltech.

Secondo il capo dello studio, Professor Evgeny Nikolaev, spettrometri di massa con un nuovo tipo di cellula garantiranno una maggiore accuratezza per campioni biologici e miscele complesse, come l'olio, dove anche gli spettrometri di massa esistenti di questo tipo con il DHC possono rilevare fino a 400, 000 composti.