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Con precisión y rapidez: físicos rusos aprenden a analizar en un minuto la composición de un material

© Sputnik / Evgeny Biyatov / Abrir banco de fotosUn laboratorio de la Universidad Nacional de Investigaciones Nucleares MEPhI
Un laboratorio de la Universidad Nacional de Investigaciones Nucleares MEPhI - Sputnik Mundo
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Especialistas de la Universidad Nacional rusa de Investigaciones Nucleares MEPhI han creado un nuevo esquema para el funcionamiento del espectrómetro de masas láser que posibilita el análisis directo de la composición elemental de los materiales sin tener que utilizar las llamadas muestras de referencia (estándares).

La nueva técnica acelera significativamente el proceso de análisis, a la par que lo abarata, permitiendo realizarlo con un dispositivo compacto. Los resultados del estudio vienen recogidos en la revista European Journal of Mass Spectrometry.

"El valor práctico más obvio de nuestro trabajo es que abre la posibilidad de desarrollar, a partir del esquema propuesto, un dispositivo para el análisis no estándar muy compacto, pero sensible, de alto rendimiento y, por lo tanto, más competitivo por su precio", destaca Alexéi Sisóev, catedrático de la Universidad MEPhI.

El proceso de análisis de cualquier compuesto se puede dividir en tres componentes: el estudio de la composición elemental —es decir, la identificación de las proporciones en las que están presentes en la muestra distintos elementos químicos de la tabla periódica—; el análisis molecular y el análisis isotópico de la sustancia. En este caso, nos referimos sólo al análisis elemental.

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Los métodos tradicionales del análisis elemental requieren de un aparatoso proceso de preparación de la muestra. Si se estudia una muestra sólida, como ocurre, por ejemplo, en caso de analizar minerales, ésta debe ser disuelta, lo que lleva su tiempo, y además aumenta el riesgo de la contaminación.

Aparte de una larga preparación de la muestra, es necesaria la comparación con la muestra de referencia de la sustancia —el llamado estándar—, para evitar errores a la hora de establecer la composición del conjunto. Y es que el fragmento estudiado puede contener inclusiones de otros minerales.

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Por ello, para la espectrometría de masas se adquieren estándares específicos, lo que como resultado aumenta los costes del análisis. Se trata de muestras caras con una composición conocida a ciencia cierta. Por ejemplo, existen aleaciones estándar de bronce con una determinada presencia de impurezas.

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Los científicos de la Universidad Nacional de Investigaciones Nucleares, MEPhI, han propuesto una nueva tecnología para crear un espectrómetro de masas láser con espejos reflectores de iones cuneiformes. La particularidad del método en este caso es la universalidad del análisis de materiales sólidos que no requiere del uso de estándares.

El llamado análisis elemental no estándar es un análisis directo de la composición elemental de las muestras, que no obliga a llevar a cabo un análisis paralelo de las muestras de referencia de una composición conocida para determinar las concentraciones de elementos en una muestra.

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El desarrollo de esta técnica implica también el perfeccionamiento del espectrómetro de masas láser. Los científicos de la Universidad MEPhI consideran como lado fuerte del nuevo dispositivo analizador la posibilidad de una amplia variación de energía, las dimensiones compactas y los requisitos reducidos respecto a las fuentes de alimentación.

Entre otras ventajas del dispositivo los investigadores destacan la capacidad de analizar todas las clases de sustancias, la precisión de la técnica, la posibilidad de un análisis local y capa por capa, así como la ausencia de la interferencia de iones de clúster. Debido al modo pulso, este analizador es perfectamente compatible con una fuente láser de iones.

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El nuevo método supone una reducción significativa de los costes tanto de un dispositivo, como de un análisis, lo que permitirá ampliar las capacidades de la espectrometría de masas en la criminalística, donde es especialmente relevante la rapidez de los exámenes; también abre nuevas perspectivas en la medicina, concretamente en los campos relacionados con el análisis de microelementos presentes en la composición del cabello y las uñas del hombre.

Esta técnica puede elevar la precisión en la identificación de compuestos que cruzan las fronteras en las estaciones de ferrocarriles y los aeropuertos, así como acelerar el análisis de muestras de suelo para obtener información correcta sobre la situación medioambiental en una zona.

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