Les chercheurs de BYU ont créé un miniaturisé, version portable d'un outil désormais capable d'analyser l'atmosphère de Mars - et ce n'est qu'une de ses innombrables utilisations possibles.

Pendant des décennies, les spectromètres de masse ont offert un moyen relativement rapide et très sensible d'analyser et de détecter des composés chimiques. Mais leur taille volumineuse a été un obstacle, limitant leur potentiel sur le terrain.

Mais après avoir passé 12 ans à explorer le problème, Le professeur de chimie BYU Daniel Austin, rejoint par le professeur de génie électrique Aaron Hawkins et d'autres collègues, a développé un spectromètre beaucoup plus petit qui a toujours les capacités de ses homologues plus grands.

"L'objectif était de prendre ce qui serait autrement un énorme, instrument de paillasse à quelque chose qui est assez petit pour emporter avec vous, " dit Austin, dont les découvertes de l'équipe ont été récemment publiées dans le Journal of the American Society for Mass Spectrometry.

Bien que des spectromètres plus petits aient été développés dans le passé, ils ont généralement été moins sensibles et plus susceptibles de tomber en panne. Mais un petit spectromètre dont la capacité et la force ne sont pas minimisées par sa taille, Austin a dit, ouvre un monde d'applications potentielles, comprenant les éléments suivants :

• Un spectromètre de masse miniaturisé pourrait détecter et trouver des armes chimiques, minimiser le danger pour les soldats dans une région donnée.
• Dans le domaine de la sécurité intérieure, des spectromètres de masse miniaturisés pourraient aider à détecter les explosifs dans les aéroports ou ailleurs.
• Pour les enquêteurs judiciaires, les spectromètres portables pourraient répondre à une gamme de besoins sur site, y compris déterminer si une poudre blanche est une drogue illégale ou quelque chose de bénin.

« Parce que les spectromètres de masse sont généralement volumineux et coûteux et nécessitent des techniciens pour fonctionner, peu de gens peuvent y accéder, " dit Yuan Tian, un co-auteur de l'étude et récent doctorat en chimie BYU. diplômé. "Mais les spectromètres de masse miniaturisés visent à surmonter ces problèmes traditionnels en réduisant leur taille physique, poids et coût."

Cette, à son tour, "fournit un moyen plus rapide et plus simple pour l'analyse des composés, " a ajouté Ailin Li, co-auteur et titulaire d'un doctorat en chimie.

Les spectromètres de masse à piège à ions fonctionnent généralement avec des électrodes métalliques créant un champ électrique. Ce champ électrique a un signal de fréquence radio qui lui est appliqué, qui piège les ions. Les scientifiques recueillent des échantillons, les ioniser, piéger les ions puis éjecter et détecter ces ions en fonction de leur masse, qui leur indique ensuite la composition chimique de l'échantillon.

Austin et ses collègues utilisent un processus appelé microlithographie sur des plaques de céramique et de verre pour miniaturiser les pièges à ions. L'espace entre les plaques est inférieur à un millimètre et est "où l'action se produit, " Austin a dit, ajoutant que le dispositif résultant est cent fois plus léger et plus petit qu'un piège à ions conventionnel.

Ce projet spécifique a été financé en partie par la National Science Foundation, et des recherches connexes ont également été financées par la NASA et le département américain de la Défense. Le spectromètre de l'équipe est maintenant en vue d'un développement commercial.

« La spectrométrie de masse portable permettra de nombreuses applications que vous ne pouvez tout simplement pas faire pour le moment, " Austin a dit. " Il y a beaucoup de nouvelles sciences qui peuvent être faites avec un instrument qui peut être emporté n'importe où. Au lieu d'envoyer des échantillons à un laboratoire distant et d'attendre les résultats, un instrument portable peut donner des résultats immédiats, permettant des décisions rapides."