Opis projektu
Narzędzia kwantowe wspomogą analizę biocząsteczek
Analiza składu cząsteczek próbki biologicznej stanowi chleb powszedni nauk przyrodniczych. Rozpoznawanie DNA, peptydów i białek dokonywane jest na podstawie ich rozmiaru i budowy. Jedną z technik analitycznych, która może być użyta w tym celu, jest spektrometria mas, pod warunkiem że cząsteczki są wyizolowane i wysoce naładowane, a w urządzeniu panuje wysoka próżnia. Celem projektu SuperMaMa jest udoskonalenie tej technologii, aby rozszerzyć jej zastosowanie o pojedynczo naładowane i neutralne cząsteczki. Wykorzystanie funkcjonalizacji chemicznej, nowych metod filtrowania masy, chłodzenia bliskiego zeru bezwzględnemu i ultraszybkiego światła laserowego zapewni najwyższą kontrolę nad ruchem i stanem naładowania peptydów i białka. Połączenie nadprzewodnikowego nanoprzewodu z elektroniką kriogeniczną zaowocuje powstaniem ultraszybkiej kamery kwantowej, która znajdzie zastosowanie jako uniwersalny detektor cząstek. Najpierw zostanie on wykorzystany jako ulepszenie spektrometrii mas w celach analizy biocząsteczek, a w przyszłości przyniesie nowe możliwości w dziedzinie spektroskopii optycznej i molekularnej interferometrii kwantowej.
Cel
Mass spectrometry has become a multi-billion dollar market word-wide, because it allows one to quantitatively assess the molecular content of a sample and to retrieve molecular structure information.
SUPERMAMA now aims at breaking new scientific grounds for new technologies that shall boost the capabilities of mass spectrometry as well as of optical spectroscopy. Here we specifically target singly charged and neutral high-mass proteins.
SUPERMAMA will develop, test and combine the first integrated superconducting nanowire array (SNWA) with advanced cryogenic onboard electronics in a largely re-modelled ESI-TOF-machine. The efficient detection of massive biomolecules at low kinetic energy will be an important first milestone for mass spectrometry.
The development of a new generation of photocleavable tags shall allow the preparation of neutral protein beams from mass-selected ions in focused transverse high-power laser fields.
Photo-cleavage post-ionization of tagged proteins shall also be studied as a generic tool to decouple the volatilization from the charging process. This will enable the combination of a systematic analysis of neutral proteins in the gas phase with subsequent mass spectroscopy.
The combination of all techniques shall open new avenues for few-photon calorimetry and single-photon recoil spectroscopy. The calorimetry studies will explore the sensitivity of SNWA detection to molecular heat. Future experiments will study the shift of molecular matter-wave interference fringes caused by the recoil of a single photon.
Two industrial and three academic research teams represent a highly interdisciplinary consortium of experts from mass spectrometry, superconductor technology, integrated electronic engineering, synthetic chemistry, as well as molecular beam physics and quantum optics who work together in towards their joint goal to advance mass spectrometry and optical spectroscopy in a domain that has remained unexplored so far.
Dziedzina nauki
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesproteins
- natural scienceschemical sciencesanalytical chemistrycalorimetry
- natural scienceschemical sciencesanalytical chemistrymass spectrometry
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssuperconductivity
- natural sciencesphysical sciencesopticsspectroscopy
Słowa kluczowe
Program(-y)
Zaproszenie do składania wniosków
Zobacz inne projekty w ramach tego zaproszeniaSzczegółowe działanie
H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01
System finansowania
RIA - Research and Innovation actionKoordynator
1010 Wien
Austria