CC BY
13™™дыГу™ физика в биологии, медицине, сельском хозяйстве и экологии
Химически-активированная лазерная десорбция/ионизация с переносом электрона
1 2 Лаптинская П.К. , Кузьмин И.И.
1- Федеральный исследовательский центр «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук», Москва 2- Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук, Москва
Е-mail: polinalaptinskaya@,gmail. com
DOI: 10.24412/cl-35673-2022-1-128-130
Метод лазерной десорбции/ионизации активируемой поверхностью (метод SALDI) основан на использовании неорганических материалов в виде наночастиц или подложек со специально приготовленным поверхностным слоем в качестве средства для ионизации химических соединений (общий принцип действия метода продемонстрирован на рис. 1).
Целью работы является разработка нового варианта метода SALDI, в котором определяемые соединения химически взаимодействуют с материалом подложки с образованием на поверхности новых соединений, имеющих высокую эффективность лазерной десорбции/ионизации с переносом электрона.
Физико-химические свойства материала подложки являются одним из ключевых факторов, определяющих эффективность образования ионов в методе SALDI. В ходе развития метода требования к подложкам менялись, а их функция усложнялась. На ранних этапах развития метода подложки выполняли главным образом транспортную функцию, обеспечивая транспортировку анализируемой пробы в ионный источник. Затем все более важную роль приобрела способность материала быстро преобразовывать энергию лазерного излучения в тепловую энергию десорбированных частиц. Исследования в этой области привели к идее применения наночастиц с характерным размером в несколько десятков нанометров [1].
Дальнейшее развитие метода позволило ввести в практику SALDI новые материалы, которые обеспечивали не только быструю десорбцию, но и эффективную ионизацию нанесенных на их
mSjÄ18-20 октября 2022 г
поверхность молекул органических соединений. Первый вариант ионизации основан на лазерно-индуцированном переносе протонов от поверхностных протонодонорных групп к молекулам соединений и используется для детектирования химических соединений с высокой величиной энергии сродства к протону. Наиболее популярным среди таких материалов для SALDI является нанокристаллический кремний [2]. Другой вариант ионизации основан на лазерно-индуцированном переносе электрона с молекулы в подложку (или наоборот) и используется, в частности, для детектирования комплексных соединений металлов [3]. В качестве материалов подложки высокую эффективность показали оксид переходных металлов, в частности, оксиды молибдена, вольфрама и ванадия.
Импульсный лазер Масс-анализатор
Рис. 1. Общий принцип методов лазерной десорбции/ионизации, активируемой поверхностью
В докладе представлены первые результаты исследования нового варианта метода SALDI - химически-активированной лазерной десорбции/ионизации с переносом электрона. В рамках этого варианта подложка выполняет дополнительную функцию -химически взаимодействует с нанесенными на ее поверхность определяемыми соединениями, переводя их в форму, которая легко ионизуется в условиях SALDI.
В качестве материала поверхности подложки изучен оксид молибдена, полученный путем термического окисления молибдена в воздухе. Показано, что ряд органических соединений при нанесении на поверхность способен вступать в реакцию комплексообразования
^лодыГучЁньк физика в биологии, медицине, сельском хозяйстве и экологии
а «прохоровские недели»
с материалом эмиттера. При последующем воздействии лазерного излучения на подложку регистрируется молекулярный ион продукта реакции. Для примера ниже представлен характерный масс-спектр, полученный после взаимодействия соединения хиналиназо-ДАФ, вступившего в реакцию с материалом подложки (рис. 2)
Рис. 2. Характерный масс-спектр хиналиназо-ДАФ (L), после химического взаимодействия с поверхность подложки из оксида молибдена. Зарегистрированные пики соответствуют комплексу
состава (MoO2L)+ Исследовано влияние температуры подложки и условий нанесения пробы на величину ионного сигнала. Показано, что химически-активированная лазерная десорбция/ионизация позволет увеличить чувствительность определения ряда соединений на несколько порядков величины по сравнению с традиционными вариантами SALDI.
1. Tanaka K., Ido Y., Akita S., et al. Rapid Commun. Mass Spectrom. 1988, 2(8), 151-153.
2. Alimpiev S.S., Grechnikov A.A., Sunner J., et al. Journal of Chemical Physics. 2008, 128(1), 014711(19).
3. Алимпиев С.С., Гречников А.А., Никифоров С.М. УФН. 2015, 185(2). 207-212.
