Análisis en fase gaseosa de nanopartículas individuales
Conocer la identidad y el origen de las partículas atmosféricas es beneficioso para la salud de las personas y el planeta. La detección de partículas neutras es particularmente complicada, ya que muchas técnicas dependen de la ionización y eso puede dañar las muestras frágiles. La transferencia directa inducida por láser (LIFT) basada en ampollas es una técnica de ablación con láser de femtosegundo relativamente nueva que es suficientemente suave como para permitir el uso de esas muestras. Un material se transfiere a un sustrato metálico y se irradia por detrás mediante un pulso de láser corto, lo que provoca la formación de una «ampolla». Un movimiento rápido del sustrato metálico permite la eficiente transferencia del material y su aislamiento efectivo. Un grupo de científicos ha mejorado una técnica LIFT basada en ampollas sin matriz para obtener un aparato de análisis en fase gaseosa de partículas pequeñas gracias a la financiación con fondos europeos del proyecto DECIMA (Detection and characterization of individual micro- and nanoparticles). En concreto, en el proyecto DECIMA se desarrolló una nueva técnica LIFT para introducir nanopartículas en un alto vacío para su ionización y análisis. Se consiguió una eficiencia de transferencia de partículas del 90% y la formación de un haz de partículas expulsadas muy estrecho que permitía su ubicación bien controlada. La velocidad de partícula media se situaba en torno a los 50 m/s, suficientemente lenta como para permitir investigar la composición y la morfología de las partículas con resolución de la profundidad. Los científicos integraron la tecnología LIFT con espectrometría de masas de tiempo de vuelo (TOFMS) de iones tanto positivos como negativos. Los investigadores caracterizaron completamente el funcionamiento del nuevo aparato utilizando microscopía de fuerza atómica y estudios teóricos para optimizar las características del láser y evitar daños en el material de las muestras. La tecnología es de sencilla implementación y compatible con cualquier muestra, incluidas nanoestructuras carbonosas, partículas de aerosoles y objetos biológicos. Se utilizó con éxito para transferir moléculas de fullerenos C60 desde un sustrato recubierto con metal a la región de extracción para TOFMS. Además, permite aislar de manera efectiva los materiales transferidos de otros materiales de ablación y reduce al mínimo el calentamiento láser, por lo que las partículas llegan al instrumento analítico sin sufrir alteraciones. Los avances conseguidos en el proyecto DECIMA serán importantes para acercar la configuración experimental de detección y caracterización de nanopartículas a la etapa de prueba de principios en el laboratorio y en último término al desarrollo de prototipos. La comercialización del aparato LIFT-TOFMS integrado podría tener un gran impacto positivo en la salud, la seguridad medioambiental y la comprensión de los patrones meteorológicos y el cambio climático global.
Palabras clave
Nanopartículas, detección, transferencia directa inducida por láser, ablación láser, TOFMS
