Forskere foreslår en ny metode til at opdage farlige nitrogenholdige væsker

Et team af forskere fra Institut for Fysiske og Matematiske Videnskaber og Informationsteknologier ved Immanuel Kant Baltic Federal University (BFU), sammen med deres kolleger fra Gebze Technical University, brugt kernemagnetisk resonans til at detektere giftige og brændbare nitrogenholdige væsker. Undersøgelsen blev offentliggjort i Kemisk Fysik .

Kernemagnetisk resonans (NMR) er virkningen af ​​energiabsorbering eller emission af et stof, der indeholder kerner med nul -spin i dets ydre magnetfelt. Sættet af resonanslinjer er individuelt for hvert stof og bruges til identifikation. Jo stærkere magnetfeltet er, jo mere information kan forskerne fastslå om stofstrukturen. De mest intensive NMR -signaler observeres i brintkerner.

Fysikerne foreslog en ny metode til påvisning af sprængstoffer og giftige nitrogenholdige væsker baseret på NMR-relaksationsmetoden i et lavt magnetfelt på nitrogenkerner ¹⁴ N. De udviklede også en protokol over målinger, der kan bruges i sikkerhedsscreeningsprocedurer. Ifølge forskerne, traditionel ¹ H NMR-metoden kan ikke bruges ved et kontrolpunkt, fordi udstyret er for massivt og dyrt, og analysen tager for lang tid. Metoden baseret på at studere ¹⁴ N NMR-relaksationssignaler (NMR-relaksometri) giver en anderledes teknisk tilgang, der reducerer installations- og driftsomkostninger og fremskynder analytiske processer. En anden fordel ved den foreslåede tilgang er analysen af ¹⁴ N NMR-relaksationssignaler, som ikke afhænger af den intermolekylære interaktion og kun lidt afhænger af koncentrationen af ​​stoffet.

I deres arbejde, forskerne målte ¹⁴ N NMR-relaksationstider i væsker. De analyserede tre grupper af nitrogenholdige stoffer:eksplosive og brandfarlige væsker, forbindelser med en nitratgruppe (nitrogen bundet med tre oxygenatomer); og giftige stoffer med et nitrogenatom, der ikke er bundet til ilt. Som resultat, forskerne opdagede en række afslapningstidsværdier, der er typiske for eksplosiver og giftige stoffer. Dette område kan bruges til deres identifikation.

”I dette arbejde viste vi det ¹⁴ N NMR er en effektiv metode til at påvise store mængder farlige kvælstofholdige stoffer. Vi løste en række tekniske problemer forbundet med lav resonansfrekvens og brede NMR-spektrumbånd. Det lykkedes os også at opdage ¹⁴ N NMR-signaler fra forskellige nitrogenbaserede stoffer og opnåelse af signalrelaksationsparametre. Størstedelen af ​​giftige og brandfarlige væsker målt i vores arbejde er kendetegnet ved korte afslapningstider. Sådan kan de adskilles fra andre relativt sikre materialer. En vigtig fordel ved den foreslåede NMR-relaksometrimetode er den korte tid, der kræves til at opdage farlige stoffer, " siger professor Galina Kupriyanova, forfatteren af ​​undersøgelsen, og doktor i fysik og matematik.

Ifølge forskerne, bærbare moderne NMR-relaksometri-enheder er præcise nok til at opdage farlige stoffer ved checkpoints.