Dokładniejsza metoda identyfikacji chemikaliów - prosto z Warszawy
Naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk w Warszawie opracowali nowy algorytm analizy widmowej o dokładności znacznie większej, niż metody stosowane do tej pory. Dzięki niemu pierwiastki i związki chemiczne nie mogą już dłużej "ukrywać" się w mieszaninach, znacznie łatwiej je zidentyfikować. Piszą o tym w publikacji na łamach czasopisma "Analyst".
W czystej postaci pierwiastki i związki chemiczne istnieją tylko w laboratoriach. Świat przyrody to świat wieloskładnikowych domieszek i mieszanin. Dotychczasowe metody analizy widmowej, badania światła rozproszonego przez mieszaninę, nie tylko nie pozwalały na ustalenie wszystkich składników, ale czasem nawet sugerowały obecność związków, których w mieszaninach nie było. Teraz, dzięki polskim naukowcom, wykrywanie składników mieszanin będzie znacznie pewniejsze.
Analiza cech promieniowania emitowanego lub pochłanianego przez badane substancje jest świetnym sposobem ustalanie ich składu chemicznego. Wystarczy wiedzieć, jak poszukiwany związek oddziałuje ze światłem i w analizowanym świetle wykryć podobny ślad, by mieć potwierdzenie, że ten związek tam jest. Problem w tym, że w rzeczywistych mieszaninach sygnały się nakładają i detekcja konkretnych pierwiastków i związków staje się znacznie trudniejsza.
- Gdy rozmawiamy z kimś sam na sam, nie mamy kłopotów ze zrozumieniem przekazu. Spróbujmy jednak wyłowić głos znajomego w tłumie fanów na koncercie rocka... W podobnej sytuacji są naukowcy zajmujący się spektroskopią: ze świetlnych 'wrzasków' tłumu związków chemicznych próbują wyłowić 'krzyki' pochodzące tylko od znajomych. Jakby tego było mało, niektórzy znajomi mogą zupełnie niespodziewanie mówić ciszej, a nawet zachrypnąć - mówi dr Sylwester Gawinkowski (IChF PAN).
Gdyby problemem było wyłącznie nakładanie się sygnałów, byłoby jeszcze łatwo. W rzeczywistych pomiarach sprawy się jednak mocno komplikują. Błędy pomiarowe, także te wynikające z samej fizyki oddziaływania światła z materią, powodują, że zarejestrowane promieniowanie, nawet jeśli pochodzi tylko od jednej substancji, odbiega od teoretycznego wzorca. Często też poszukuje się więcej, niż jednego związku, a wkład każdego z nich w sygnał może być różny.
- Przy badaniu struktury zarejestrowanego światła - analizy spektralnej - sztuka polega na tym, aby widmie mieszaniny wychwycić tylko najistotniejsze elementy charakterystyczne dla danej substancji. Takie podejście przypomina nieco metody automatycznego wykrywania twarzy, stosowane np. w systemach kontroli na lotniskach. Nie porównuje się tam wyglądu każdego szczegółu twarzy, lecz szuka podobieństw w prostych zależnościach, np. w rozstawie oczu, położeniu ust czy końca nosa. Wtedy przestaje być ważne, czy poszukiwany ma czapkę czy nie, czy się opalił lub zgolił wąsy - wyjaśnia dr inż. Tomasz Roliński (IChF PAN).
Kierując się tą ideą, fizycy z IChF PAN opracowali metodę analizy, wrażliwą nie na intensywność linii widmowych światła przechodzącego przez mieszaninę, a na ich wzajemne położenia i kształty. Testy pokazały, że nowa metoda jest znacznie bardziej dokładna, niż poprzednie. Spośród 20 mieszanin kilku aminokwasów, wybranych losowo z puli 20 związków, poprawnie zidentyfikowano 18. Tylko w dwóch przypadkach nie udało się wykryć jednego z aminokwasów, ani razu nie doszło do fałszywego wskazania substancji, której w mieszaninie nie było.
