Les spectromètres de masse sont largement utilisés pour analyser des mélanges chimiques et biologiques très complexes. Les scientifiques de Skoltech ont développé une nouvelle version d'un spectromètre de masse qui utilise les fréquences de rotation des molécules ionisées dans des champs magnétiques puissants pour mesurer les masses avec une plus grande précision (FT ICR). L'équipe a conçu un piège à ions qui assure le meilleur pouvoir de résolution dans les champs magnétiques ultra-forts. La recherche a été publiée dans la revue Chimie analytique .

Le piège à ions a la forme d'un cylindre composé d'électrodes, avec des champs électriques et magnétiques générés à l'intérieur. Les masses exactes des ions de l'échantillon d'essai peuvent être déterminées à partir de leurs fréquences de rotation. Les électrodes doivent créer un champ harmonisé d'une forme particulière telle que les ions tournent de manière prévisible. Un piège avec un tel champ s'appelle une cellule dynamiquement harmonisée (DHC).

Le DHC a été inventé en 2011 par Evgeny Nikolaev, professeur au Skoltech Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering (CDISE). Bien qu'en réalité, le champ de la cellule est de nature très complexe et n'est pas harmonisé, pour les ions à rotation rapide dans le champ magnétique, il apparaît toujours comme harmonisé en raison de l'effet de moyenne, d'où le nom de la cellule. Jusque là, le meilleur piège en terme de précision de mesure de spectre, le DHC a été largement utilisé dans la recherche et les spectromètres de masse commerciaux avec une forte demande de précision et intégré dans le spectromètre de masse à champ magnétique le plus puissant du National High Magnetic Field Laboratory à Tallahassee, FL.

Les aimants super puissants coûtent des dizaines de millions de dollars. La précision de la mesure de masse est censée augmenter linéairement avec l'intensité du champ magnétique, mais ce n'est pas le cas :en réalité, le motif est non linéaire, et l'augmentation de la précision est beaucoup plus lente que prévu.

Les scientifiques ont supposé que la non-linéarité se produit parce que le niveau de vide dans la cellule n'est pas suffisant, quelle que soit l'avancée des pompes. Ils ont développé un piège avec les deux extrémités ouvertes pour une évacuation facile des gaz résiduels et l'ont nommé « Cellule Zig-Zag ».

"À l'heure actuelle, notre laboratoire fabrique la nouvelle cellule que nous utiliserons pour des expériences afin de vérifier si nos hypothèses et prédictions théoriques sont correctes, et s'ils le sont, le piège remettra en place la relation linéaire entre la précision de mesure du spectre de masse et l'intensité du champ magnétique, assurant ainsi une plus grande précision à des valeurs très élevées d'intensité de champ magnétique. Le fait que la précision augmente avec une augmentation de l'intensité du champ magnétique signifie que le piège aidera potentiellement à créer le spectromètre de masse le plus précis de tous, " dit Anton Lioznov, un doctorat étudiant à Skoltech.

Selon le responsable de l'étude, Professeur Evgeny Nikolaev, les spectromètres de masse avec un nouveau type de cellule assureront une plus grande précision pour les échantillons biologiques et les mélanges complexes, comme l'huile, où même les spectromètres de masse existants de ce type avec le DHC peuvent détecter jusqu'à 400, 000 composés.