Хотя без спектроскопии ядерного магнитного резонанса современную химию практически невозможно представить – это мощное универсальное орудие, позволяющее определить строение образца как органического, так и неорганического соединения, не разрушая его, у ЯМР есть один существенный недостаток.
Этот недостаток следующий – метод ЯМР не является мобильным, для регистрации ЯМР спектра требуется большое и громоздкое оборудование.
И вот, исследователям из Национальной Ливерморской Лаборатории им. Лоуренса удалось объединить метод разделения химических соединений с портативным прибором ЯМР, разработав систему, которая когда-либо позволит использовать метод ядерного магнитного резонанса в полевых условиях.
За последние полдесятка лет исследователи начали разрабатывать спектрометры ЯМР небольшого размера, способные полноценно анализировать образцы. Для создания таких, меньших по размеру, чем традиционные, и более дешевых устройств исследователи использовали портативные высокопольные магниты, которые могут создавать однородное магнитное поле, а также миниатюризированные версии приемников радиоволн – микрокатушек индуктивности. Дули Херберг (Julie Herberg) с коллегами использовала лазерную литографию для массового производства таких микрокатушек.
Однако, уменьшение размеров катушки приводит к уменьшению размеров отверстия для ампулы с образцом. Херберг с коллегами использовала проведенные ранее попытки модифицировать «большие» ЯМР спектрометры устройствами для капиллярного электрофореза, с помощью которых можно проводить разделение химических смесей, а также очистку образца. Устройства для капиллярного электрофореза также могут оказаться полезными для введения небольших количеств образца в портативный спектрометр ЯМР. Это придает новому прибору дополнительные способности – появляется возможность разделения и концентрирования вещества, отобранного в полевых условиях, и лишь затем – регистрацию спектра ЯМР.
Исследователям из группы Херберг удалось объединить коммерчески доступную систему для капиллярного электрофореза с созданным в их группе портативным аппаратом для регистрации ЯМР спектра. Новый аналитический инструмент может уместиться в чемоданчике и весит около 12 кг. Для демонстрации возможностей исследователи показали, что новая система регистрации ЯМР спектров, настроенная на ядра 19F, может различить трифторуксусную и перфторпентановую кислоты.
Основная задача, которую хотят решить Херберг с коллегами – разработка портативной системы, предназначенной для быстрого обнаружения токсичных соединений или веществ, загрязняющих окружающую среду непосредственно в полевых условиях. Параллельно с работой Херберт, ряд групп и несколько компаний в настоящее время пытаются разрабатывать портативные и мобильные устройства ЯМР, ориентируясь, однако, на применение этих систем для анализа биологических образцов.
Джонатан Свидлер (Jonathan Sweedler) из Университета Иллинойса отмечает, что результаты исследования Херберг являются существенным этапом в развитии методов ЯМР спектроскопии. Несмотря на меньшую чувствительность по сравнению с «большими», стационарными аналогами мобильность нового устройства позволит широко использовать его для первичных, «полевых» анализов образцов.
