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Nanocables muy sensibles detectan haces de iones

Investigadores de la Unión Europea (UE) demuestran que los detectores de nanocables superconductores pueden detectar con eficacia iones proteínicos individuales a energías de bajo impacto.

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Investigadores apoyados por los proyectos financiados con fondos europeos SuperMaMa y ATTRACT han alcanzado un importante hito en la detección de iones proteínicos con ayuda de nanocables superconductores. Su alta sensibilidad energética permite a los detectores de nanocables superconductores acercarse al 100 % de eficiencia cuántica y ser hasta mil veces más eficaces en la detección de iones proteínicos que los detectores de iones convencionales. También pueden distinguir macromoléculas por su energía de impacto, algo que los detectores convencionales no pueden hacer. Esta capacidad hace posible una detección más sensible de las proteínas y proporciona datos adicionales en la espectrometría de masas. El estudio se publicó en la revista «Science Advances». En campos como la investigación de proteínas, el diagnóstico y la analítica, los científicos tienen que detectar y analizar macromoléculas. Su herramienta de elección en estos casos suele ser la espectrometría de masas. Esta técnica separa los iones presentes en una muestra en función de su relación masa-carga y mide la intensidad de las señales generadas por un detector. Sin embargo, los detectores convencionales sólo funcionan eficazmente para partículas con energía de alto impacto, una carencia que el equipo de investigación respaldado por la UE ha superado ahora con detectores de nanocables superconductores.

Detectores excelentes

Los científicos muestran por primera vez cómo los nanocables superconductores pueden ser excelentes detectores de haces de proteínas en la espectrometría de masas cuadrupolar, donde los iones se separan en función de la estabilidad de sus trayectorias de vuelo a través de un campo eléctrico oscilante en el cuadrupolo. «Si ahora utilizamos nanocables superconductores en lugar de detectores convencionales, podemos incluso identificar partículas que golpean el detector con baja energía cinética», explica el autor principal del estudio, el catedrático Markus Arndt, coordinador del proyecto SuperMaMa en la Universidad de Viena (Austria), en un comunicado de prensa publicado en la web de la universidad. Esto es posible gracias a la superconductividad de los nanocables. ¿Cómo ocurre esto? Como se describe en el comunicado de prensa, los «nanocables entran en estado superconductor a temperaturas muy bajas», perdiendo su resistencia eléctrica y permitiendo el flujo de corriente sin pérdida de energía. Los iones entrantes excitan los nanocables superconductores, lo que provoca el retorno al estado de conducción normal. Durante esta transición cuántica, el cambio en las propiedades eléctricas de los nanocables se interpreta como una señal de detección. «Con los detectores de nanocables que utilizamos, explotamos la transición cuántica del estado superconductor al estado conductor normal y podemos así superar en hasta tres órdenes de magnitud a los detectores de iones convencionales», explica el autor principal Marcel Strauß, también de la Universidad de Viena. Los detectores de nanocables tienen un extraordinario rendimiento cuántico a energías de bajo impacto. «Además, un espectrómetro de masas adaptado con un sensor cuántico de este tipo no sólo puede distinguir las moléculas en función de su masa respecto a su estado de carga, sino también clasificarlas según su energía cinética. Esto mejora la detección y ofrece la posibilidad de tener una mejor resolución espacial», señala el autor principal. El descubrimiento allana el camino para nuevas aplicaciones de los detectores de nanocables en áreas que requieren alta eficiencia y buena resolución a energía de bajo impacto. Los proyectos SuperMaMa (Superconducting Mass Spectrometry and Molecule Analysis) y ATTRACT (breAkThrough innovaTion pRogrAmme for a pan-European Detection and Imaging eCosysTem) han finalizado. Para más información, consulte: página web del proyecto SuperMaMa página web del proyecto ATTRACT

Palabras clave

SuperMaMa, ATTRACT, cuántico, nanocable, nanocable superconductor, detector, espectrometría de masas, energía, ion proteínico

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