​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

  • 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.
    516
  • 05/07/2019

    Неорганические агенты для онкотерапии

    ​Продолжаем представлять молодых ученых - лауреатов премии мэрии Новосибирска этого года. Руководитель лаборатории биоактивных неорганических соединений Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН, кандидат химических наук Михаил Шестопалов был награжден за изучение металлокластерных комплексов в качестве агентов для медицинской диагностики и терапии онкозаболеваний.
    383
  • 14/03/2019

    Институт неорганической химии СО РАН займется созданием препаратов противораковой терапии

    ​Новосибирский Институт неорганической химии (ИНХ) СО РАН займется исследованием неорганических соединений с целью создания средств для диагностики онкологии, а также средств противораковой терапии, сообщил ТАСС заведующий лабораторией Михаил Шестопалов.
    333
  • 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.
    527
  • 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.
    769
  • 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.
    639
  • 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.
    1276
  • 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.
    498
  • 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.
    2149
  • 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.
    2706