
Уникальная способность рения формировать кластерные соединения с характерными линиями на масс-спектре открывает новые возможности для быстрого обнаружения даже минимальных концентраций этого ценного металла в природных образцах. Это позволяет внедрять передовые экспресс-методы оценки содержания рения при исследовании перспективных месторождений.
Рений представляет собой исключительный металл, объединяющий превосходные характеристики тугоплавкости, твердости и пластичности. Его незаменимость особенно очевидна в современной авиации и космонавтике. Высокотехнологичные сплавы с рением успешно применяются в условиях экстремальных температур и нагрузок. Важную роль этот элемент играет и в нефтехимии, выступая катализатором при производстве высококачественного бензина.
Исключительная редкость рения в природе обусловлена отсутствием собственных месторождений. Этот ценный металл встречается как сопутствующий элемент в различных рудах – молибденовых, вольфрамо-молибденовых, медно-молибденовых, урановых, а также в фумарольных газах.
Растущая потребность в рении стимулирует активный поиск и разведку новых источников этого стратегического металла. При этом даже в наиболее богатых месторождениях его концентрация крайне мала – не более грамма на тонну породы. Это ставит перед учеными важную задачу точного определения содержания рения в исследуемых образцах.
Современные геологи активно применяют метод лазерной абляции для анализа элементного состава пород. При этом мощный лазерный луч переводит вещество в плазменное состояние, которое затем исследуется с помощью эмиссионной спектрометрии или масс-спектрометрии. Технология обладает высочайшей чувствительностью, позволяя обнаруживать даже пикограммовые количества рения. Однако метод имеет ограничения в оценке общего содержания элемента и форм его существования из-за полного разрушения молекулярных структур.
Прогрессивный метод MALDI обеспечивает щадящую ионизацию вещества, сохраняя возможность определения молекулярных форм соединений. Масс-спектрометр анализирует соотношение заряда и массы ионов, создавая детальный масс-спектр. Характерные пики спектра при MALDI-ионизации точно соответствуют молекулярным ионам и их кластерам.
Для автоматизации анализа масс-спектров разработано инновационное программное обеспечение, позволяющее быстро определять брутто-формулы соединений. «Программа наглядно показывает атомный состав и количественные соотношения элементов в молекулах», – поясняет создатель программы Вячеслав Лебедев, инженер лаборатории ИФХЭ РАН.
Работа с программой начинается с задания исходных параметров – предполагаемого набора химических элементов в составе ионов или характерного изотопного распределения. На основе введенных данных алгоритм формирует брутто-формулы и проводит сравнительный анализ теоретических и экспериментальных массовых распределений.
Параллельно с развитием MALDI-масс-спектрометрии исследователи совершенствуют альтернативные способы измерения содержания рения. Хотя существующие методы, требующие растворения проб, остаются затратными и сложными, они необходимы для валидации новых подходов.
«Наша цель – создать исчерпывающую библиотеку масс-спектров неорганических соединений и оптимизировать процесс анализа, исключив этап растворения. Это позволит проводить экспресс-анализ образцов руды путем лазерной ионизации с последующей программной обработкой масс-спектров. Анализ серии проб с разных глубин даст возможность оценить среднее содержание металла и перспективность разработки месторождения», – отмечает Вячеслав Лебедев.
Исследование проведено при поддержке гранта Министерства науки и высшего образования России, результаты опубликованы в базе данных PubMed.
Источник: naked-science.ru