Исследователи Массачусетского технологического института продвигают портативную масс-спектрометрию с помощью 3D-печати

04.01.2024 От admin 0

В недавней разработке исследователи Массачусетского технологического института использовали аддитивное производство для создания миниатюрного квадруполя, ключевого компонента масс-спектрометров. Это напечатанное на 3D-принтере устройство не только экономично и легко, но и конкурирует с фильтрами коммерческого класса по точности.

Масс-спектрометры играют ключевую роль в различных приложениях: от анализа места преступления до мониторинга окружающей среды. Однако их традиционные аналоги громоздки, дороги и сложны в эффективном развертывании. Познакомьтесь с инновационным подходом Массачусетского технологического института: напечатанный на 3D-принтере квадруполь, который может произвести революцию в основе масс-спектрометрии.

MIT Researchers Advance Portable Mass Spectrometry with 3D Printing

Множественные итерации фильтра, финальная версия (h). (Изображение предоставлено: Массачусетский технологический институт)

Миниатюрный квадруполь, изготовленный из прочной и термостойкой стеклокерамической смолы, знаменует собой значительный прорыв в портативной масс-спектрометрии. В отличие от обычных фильтров, этот компонент, напечатанный на 3D-принтере, не требует сборки, что исключает дефекты, снижающие производительность. Его компактный дизайн, стоящий всего несколько долларов, конкурирует с аналогами коммерческого класса стоимостью более 100 000 долларов, предвещая новую эру доступности.

<п>Разработка Массачусетского технологического института расширяет возможности применения масс-спектрометрии за пределы традиционных границ и может быть развернута в таких областях, как отдаленные районы тропических лесов, для быстрого анализа потенциальных загрязнителей на месте. Кроме того, его легкий вес делает его идеальным кандидатом для космических миссий, мониторинга химических веществ в атмосфере Земли или на далеких планетах.

Исследователи использовали стеклокерамическую смолу, выдерживающую высокие температуры, и применили фотополимеризацию в ванне для точной 3D-печати детали. Получающаяся в результате конструкция гиперболического стержня, которую сложно достичь традиционными методами, повышает эффективность массовой фильтрации.

Чтобы максимизировать производительность, команда применила химическое покрытие, чтобы покрыть стержни тонкой металлической пленкой, обеспечивающей электропроводность. Испытания показали, что квадруполи, напечатанные на 3D-принтере, превосходят свои аналоги из нержавеющей стали по разрешению и точности.

“Мы не первые, кто пытается это сделать. Но мы первые, кому это удалось», — сказал Веласкес-Гарсия, старший автор статьи, подробно описывающей проект.

“Существуют и другие миниатюрные квадрупольные фильтры, но они не сравнимы с массовыми фильтрами профессионального уровня. У этого оборудования есть много возможностей, если его размер и стоимость могут быть меньше без ущерба для производительности».

Поскольку исследователи планируют улучшить характеристики квадруполя за счет увеличения длины и изучения альтернативных керамических материалов, будущее обещает более точные и универсальные решения для масс-спектрометрии, напечатанные на 3D-принтере. Этот прорыв не только меняет ландшафт химического анализа, но и открывает возможности для экономичной портативной спектрометрии в различных средах.

Исследовательскую работу под названием «Недорогие компактные квадрупольные фильтры масс с единичным разрешением по массе посредством фотополимеризации в ванне с керамической смолой» можно найти в Передовая наука по этой ссылке.</стр>