ساخت طیف‌سنج جرمی کوچک‌تر با کاغذ حاوی نانولوله‌های کربنی

استفاده از یک تکه کاغذ دارای پوششی از نانولوله کربنی می‌تواند انرژی مورد نیاز طیف‌سنجی‌های جرمی را به شدت کاهش دهد. این یافته‌ی اخیر محققان می‌تواند موجب ساخت طیف‌سنج‌های جرمی کوچک با مصرف انرژی کم شود.

پژوهشگران دانشگاه پوردو با همکاری محققانی از مؤسسه‌ی فناوری‌ ایندین، نشان دادند که از یک تکه کاغذ دارای پوشش نانولوله کربنی می‌توان به عنوان ابزاری برای شناسایی مولکول‌ها استفاده کرد؛ ولتاژ مورد نیاز برای شناسایی این مولکول‌ها 1000 برابر کمتر از آن چیزی است که در طیف‌سنج‌ها استفاده می‌شود. یافته‌های این پژوهش به عنوان مقاله‌ای بسیار مهم در نشریه Angewandte Chemie به چاپ رسیده است.
گراهام کوکز از دانشگاه پوردو می‌گوید: «این یافته‌ی اخیر ما می‌تواند گام مهمی در مسیر ساخت طیف‌سنج‌های بسیار کوچک باشد. با این روش می‌توان انرژی مورد نیاز برای شناسایی مولکول‌ها را به شدت کاهش داد؛ بنابراین مقدار باتری یا منبع انرژی مورد نیاز و نیز هزینه‌ی دستگاه کاهش می‌یابد».
پرادیپ، از محققان مؤسسه‌ی فناوری ایندین، می‌گوید: «طیف‌سنجی جرمی یکی از ابزارهای بسیار مهم است که روی میز همه‌ی فیزیک‌دان‌ها و در جیب تمام بازرسان کشاورزی دیده می‌شود. فناوری‌های زیادی تا کنون به بازار عرضه شده است اما این ابزارها باید به نحوی توسعه یابند که بتوان از آن‌ها در هر کجا استفاده کرد».
این سیستم آنالیزی جدید که بنیاد ملی علم آمریکا آن را تحت حمایت مالی قرار داده است، از فناوری موسوم به یونیزاسیون PaperSpray™ بهره می‌برد. در این سیستم یک محلول حاوی ترکیبات مختلف روی کاغذ صافی قرار داده می‌شود. این کاغذ که به صورت مثلثی درآمده به صورت یک قطعه جانبی با دستگاه طیف‌سنج جرمی جفت می‌شود. با اعمال ولتاژ به این سیستم، میدان الکتریکی ایجاد شده که موجب تبدیل شدن ترکیب موجود در سطح کاغذ به مولکول‌های یونیزه می‌شوند. این مولکول‌ها برای شناسایی به سمت ستون طیف‌سنج جرمی هدایت می‌شوند. در نهایت قطعات یونیزه شده بر اساس جرم خود از یکدیگر تفکیک شده و شناسایی می‌شوند.
نقش نانولوله کربنی در این فرایند این است که به صورت یک آنتن موجب افزایش میدان الکتریکی می‌شوند. در واقع با اعمال ولتاژی بسیار کوچک می‌توان میدان الکتریکی بزرگی توسط نانولوله‌ها ایجاد کرد.
برای این که نانولوله‌های کربنی بتوانند نقش خود را به خوبی ایفا کنند باید به صورت منفرد باشند که برای جدا کردن آنها باید نانولوله‌های کربنی در آب پخش شده و سپس روی کاغذ پوشش‌دهی شوند.