​Поиск этих веществ по минимальным концентрациям может применяться для противодействия терроризму, распространению и хранению наркотиков. Чтобы определить состав соединений, часто используется масс-спектрометрический метод.

С его помощью можно выяснить, что человек прикасался к определенному веществу, просто протерев его пальцы: снятых остатков материала будет достаточно для анализа. Для подобных исследований требуется дорогое наукоемкое оборудование. Сотрудники Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН разработали насадку на масс-спектрометр, позволяющую увеличить чувствительность метода.

«Суть масс-спектрометрии — в определении массы атомов или молекул по характеру перемещения ионов в электрическом и магнитном полях. Для того чтобы получить ион, регистрируемый детектором, нужно отнять или добавить электрон к нейтральному атому или молекуле исследуемого соединения. Этот процесс называется ионизацией и проводится по-разному. В случае анализа органических веществ (а исследуемые соединения относятся к этому классу. — Прим. ред.), которые нельзя перевести в газовую фазу без риска разложения, их подвергают электрораспылению или химической ионизации при атмосферном давлении», — объясняет научный сотрудник ИНХ СО РАН кандидат физико-математических наук Дмитрий Григорьевич Шевень.
 
Первый способ подразумевает, что вещество поступает на ионизацию в составе полярного растворителя, в котором присутствуют заряженные частицы (это может быть вода, спирт, ацетонитрил). Анализируемое соединение приобретает положительный либо отрицательный заряд благодаря прикрепившемуся к нему иону из растворителя, и далее, в зависимости от полярности источника электрораспыления, заряженная частица вещества может быть зарегистрирована детектором. Во втором случае полярный растворитель используется не всегда, вещество добавляется в жидкость, затем смесь испаряется при помощи нагретого газа, а ионизируется уже летучая фаза. 
 
Однако для этих методов характерна высокая потеря заряженных частиц при входе в масс-спектрометр. Разработка сотрудников ИНХ СО РАН позволяет повысить количество ионов, попадающих в прибор, и избежать применения высоких напряжений для ионизации. Исследователи создали специальную насадку на масс-спектрометр, в которой происходит распыление капель, их зарядка и последующая очистка от растворителя до «голых» ионов за счет нагрева в капилляре насадки, через который происходит всасывание вещества в масс-спектрометр. Увеличить количество ионов ученым удалось благодаря использованию аэродинамического распада капель с помощью механизма «пузырь» в тот момент, когда заряженные частицы поступают в зону высокого вакуума. Для его создания нейтральные молекулы откачиваются из масс-спектрометра, вследствие этого возникает высокоскоростной поток газа, который и провоцирует распад капель. 
 
«Механизм “пузырь” заключается в том, что у любой заряженной капли ионы одного знака собираются преимущественно на границе раздела жидкость — газ, поскольку диполи (молекулы, у которых положительный и отрицательный заряды разнесены. — Прим. ред.) в капле ориентируются определенным образом. Когда она подвергается воздействию потока газа, то сначала становится плоской, затем в ней появляется углубление, а после капля превращается в пузырь, который лопается. Разрывается оболочка, и более мелкие фрагменты, образовавшиеся при распаде приповерхностной части пузыря, будут иметь положительный заряд, а более крупные, внутренние, — отрицательный», — объясняет Дмитрий Шевень.
 
Президентская программа исследовательских проектов Российского научного фонда «Проведение инициативных исследований молодыми учеными», в рамках которой ведется работа, рассчитана на два года. За первые шесть месяцев специалисты ИНХ СО РАН апробировали метод, юстировали систему ионизации при аэродинамическом распаде капель, смогли детектировать гексоген (взрывчатое вещество) и алкалоиды опия из раствора в концентрации 10-6 грамм на грамм.
 
«Во время дальнейшей работы мы хотим получить капли меньшей размерности, определить предел обнаружения исследуемых веществ как из чистых растворов, так и из грязных матриц (а именно такими и будут собираемые в реальных условиях образцы. — Прим. ред.). Сейчас для того, чтобы установить, есть ли взрывчатое или наркотическое вещество на поверхности, мы протираем ее салфеткой, помещаем в раствор и уже полученную жидкость отправляем на анализ в масс-спектрометр. В планах следующего года — сразу воздействовать на исследуемый объект ионизирующим спреем и вводить в капилляр прибора», — рассказывает Дмитрий Шевень. 
 
Надежда Дмитриева

Источники

Сибирские ученые разрабатывают высокоточный способ обнаружения взрывчатых и наркотических соединений
Наука в Сибири (sbras.info), 06/02/2019
Сибирские ученые создали способ выявления террористов и наркодилеров
Российская газета (rg.ru), 06/02/2019
Новосибирские химики разработали высокоточный детектор, определяющий взрывчатку и наркотики
Новосибирские новости (nscn.ru), 06/02/2019
Механический собачий нос изобрели ученые в Новосибирске
Ndn.info, 06/02/2019
Ученые из Академгородка разработали прибор для поиска взрывчатки - он дешевле зарубежных аналогов
Новосибирский городской сайт (ngs.ru), 06/02/2019
Ученые из Академгородка разработали прибор для поиска взрывчатки - он дешевле зарубежных аналогов
Новости@Rambler.ru, 06/02/2019
Сибирские ученые разрабатывают высокоточный способ обнаружения взрывчатки и наркотиков
Infopro54.ru, 06/02/2019
Механический "собачий нос" изобрели ученые в Новосибирске
Letnews.ru, 06/02/2019
Новосибирские ученые создали прибор для поиска взрывчатки дешевле аналогов
ИА Красная весна (rossaprimavera.ru), 06/02/2019
"Ученые из Академгородка разработали прибор для поиска взрывчатки - он дешевле зарубежных аналогов"
Ivest.kz, 06/02/2019
Сибирские ученые разрабатывают высокоточный способ обнаружения взрывчатых и наркотических соединений
Российский научный фонд (рнф.рф), 06/02/2019
Сибирские ученые создали способ выявления террористов и наркодилеров
Новости@Rambler.ru, 06/02/2019
Ученые СО РАН определили наркотики по мельчайшим частицам
Sibnet.ru, 08/02/2019
Найти террориста в толпе может прибор сибирских ученых
Все новости Новосибирской области (vn.ru), 11/02/2019
Механический "собачий нос" изобрели ученые в Новосибирске
GreekReporter (russia.greekreporter.com), 17/02/2019

Похожие новости

  • 15/10/2018

    В Journal of the American Chemical Society опубликована статья с участием сотрудников ИНХ СО РАН

    Сотрудники Института неорганической химии имени А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) Павел  Абрамов и Максим Соколов приняли участие в подготовке статьи о включение полиоксометаллатов в циклодекстрины и о новых возможностях их применения в биологии и медицине.
    325
  • 03/09/2018

    Ученые рассчитали параметры устойчивости гибридных фотоэлектрических наноматериалов

    ​​Сибирские ученые совместно с иностранными коллегами рассчитали, какие параметры влияют на силу взаимодействия углеродных нанотрубок с фталоцианинами – сложными азотсодержащими соединениями. Гибридные конструкции на их основе можно использовать в качестве новых материалов для создания солнечных батарей, сенсоров и оптических приборов.
    344
  • 16/03/2017

    Новосибирские ученые заменят платину в аккумуляторных батареях

    Учеными всего мира ведется активный поиск дешевых материалов и составов, которые по своим каталитическим свойствам могли бы заменять традиционно использующиеся в топливных элементах платиновые металлы.
    1167
  • 27/02/2018

    Новосибирские ученые помогут удешевить производство автомобилей

    ​Над чем именно сегодня вместе работают сотрудники Институтов неорганической химии и катализа и как это поможет развитию российской автопромышленности? Как пыль - платиноиды. Дороже золота в десятки раз.
    505
  • 24/03/2018

    Ученые ИНХ СО РАН поймали в ловушку молекулярный бром

    ​Российские ученые проанализировали условия синтеза комплексных соединений металлов, содержащих полигалогенидные фрагменты, и описали три новых соединения этого класса. Собрав данные о протекании реакций в различных условиях, химики рассчитывают сделать синтез полигалогенидных комплексов более предсказуемым.
    575
  • 27/09/2018

    Гуминовые вещества: природный фильтр для токсикантов

    ​Гуминовые вещества — органические соединения, которые играют важную роль в формировании биосферы Земли и содержатся в торфе, углях и неживой материи почв и водоемов. Сибирские химики разработали уникальную твердофазную технологию извлечения этих веществ из бурого угля, а также определили, что сорбент на основе этого полезного ископаемого может эффективно бороться с различными загрязнителями экосистем — в том числе с тяжелыми металлами и нефтепродуктами.
    304
  • 19/05/2017

    Проект ученых НИОХ СО РАН по синтезу нанопорошка победил на форуме U-NOVUS

    ​Новосибирский проект по синтезу нанопорошка, который не расширяется, а сжимается при нагревании, победил во всероссийском конкурсе разработок молодых ученых на форуме U-NOVUS в Томске. Как сообщила ТАСС автор проекта Мария Петрушина, ученым из Института неорганической химии Сибирского отделения РАН удалось создать технологию недорогого производства порошка, который планируется внедрять в производство сверхпрочных композитов для трубопроводной арматуры, микроэлектроники и зубных имплантов.
    1083
  • 16/01/2017

    Новосибирские химики нашли замену платине в топливных элементах

    ​Химики из Новосибирского государственного университета и Института неорганической химии СО РАН разработали твёрдый раствор кобальта и иридия — новое соединение, которое может служить катализатором в различных топливных элементах.
    1201
  • 26/09/2016

    Сибирские ученые разрабатывают новый препарат от рака на основе молибденовых кластеров

    ​Учёные из Института неорганической химии СО РАН, лаборатории полиядерных координационных соединений Новосибирского государственного университета и ряда научно-исследовательских институтов СО РАН и СО РАМН впервые доказали эффективность применения кластеров молибдена в фотодинамической терапии раковых заболеваний.
    1957
  • 26/10/2016

    Сибирские и китайские учёные обнаружили сильную фотолюминесценцию в «дефектном» графене

    ​Специалисты из Новосибирского государственного университета, Института неорганической химии СО РАН и Пекинского университета химических технологий исследовали свойства модифицированного графита — перфорированного окисленного графена.
    2335