Aparaat koorib molekuli alasti

TÜ analüütilise keemia professori Ivo Leito selja taga oleva valge trumli sees on tuhat miljardit korda madalam rõhk kui meid ümbritsevas atmosfääris. Rääkimata veel ülitugevast magnetväljast, vaakumist ning seal sees tiirlevatest ioonidest, mis kõik loovad tingimused, milles «alasti» molekule uurida. Foto: Sille Annuk

Ferraride klanni kõige tagasihoidlikuma liikme Ferrari 458 Italia eest tuleb loobuda ligi 2,7 miljonist kroonist, kuid Che­mi­cumi neljanda korruse laboris on midagi, mis maksab enam kui neli ja pool sellist autot.

Tartu Ülikooli Chemicumi neljanda korruse laboris on kodu leidnud aparaat, mis on küll väärt nelja Ferrarit, kuid samas on see nii unikaalne, et pole võrreldav ka kalleima automobiiliga – maailmas polegi teist samasugust seadet olemas.

Pärast kaheaastast val­mis­tamis- ja seadistusperioodi on aparaat nüüd lõplikult töövalmis. Ainulaadne ja hirmkallis riist kannab aadellikku nime: Fourier’ teisendusega ioon-tsüklotronresonants-massi­spekt­romeeter.

Pangakaart ukse taha

Labori uksel olev silt hoiatab, et ruumis olev ülitugev magnetväli võib olla ohtlik südamestimulaatorile, magnetribaga pangakaartidele, mehaanilistele kelladele ning kindlasti ei tohi siseneda lahtiste metallist esemetega.

Massispektromeetri ümber on põrandale tõmmatud oranž joon. Joone taga on magnetväli juba nii tugev, et pidavat metallist tööriista masina külge tõmbama kui magnetiga, sõna otseses mõttes.

Mida see aparaat teeb? Väga lihtsalt öeldes võtab see masin molekuli alasti, ütles TÜ analüütilise keemia professor Ivo Leito. Lahustes või ühendite koostises olevad molekulid on alati ümbritsetud teiste molekulidega ehk nad on n-ö riides, selgitas Leito.

Näiteks TÜ keemikud uurivad ülitugevaid happeid ja aluseid. Need on nii tugevad, et neid looduses täiesti puhtal kujul ei esinegi. Et selliste ainete olemuslikke omadusi kindlaks teha, on vaja neid aga täiesti puhtal kujul ehk n-ö alasti uurida.

puhasteks molekulideks saab võtta kas või näiteks apelsinimahla ning analüüsida selles sisalduvaid aineid.

Massispektromeeter aitabki lahuses olevad komponendid molekulideks võtta ja neid täiesti puhtal kujul teiste ainetega võrrelda.

Ülipuhtaid ja ülitugevaid happeid uuritakse seepärast, et need osalevad protsessis, kus toodetakse naftast bensiini. Kuna kehva kvaliteediga naftast saab vähem bensiini, uuritakse seda, kuidas ülihapete abil toota kehvemast naftast enam bensiini, kui see praegu võimalik on. Lisaks on ülihapete ja  

-aluste uurimine osa fundamentaalkeemia uuringutest.

Kaks alasti molekuli

Kuidas see riist ikkagi töötab? Teadlane sisestab pulga otsas vedela aine aparaati, mis aurustab selle molekulideks. Seejärel teeb seade ainetest ioonid ning uurib neid kõrgvaakumis ja ülitugevas magnetväljas.

Chemicumi aparaadi teeb eriliseks see, et sellega on võimalik aineid otse kõrgvaakumisse sisestada ja seejuures veel kaks erinevat ainet korraga. Seesugust võimalust korraga kaht ainet sellises keskkonnas võrrelda pole maailmas ühelgi teisel analoogsel riistal.

Nii saab puhasteks molekulideks võtta kas või näiteks apelsinimahla ning analüüsida selles sisalduvaid aineid. Mas­sispektromeeter võimaldab uurida ka tahkeid materjale.

«Meil on plaanis suruda tundmatutesse kõrgustesse tugevate aluste ja hapete uurimine gaasifaasis. Mõõta nii tugevate hapete ja aluste happelisusi ja aluselisusi, mida veel keegi mõõtnud pole,» sedastas Leito. Aparaadiga töötamiseks  on juba järjekorda võtnud ka mitme teise riigi teadlased.

Imeaparaat

• Aparaadi täispikk nimetus on Fourier’ teisendusega ioon-tsüklotronresonants-massispektro­meeter.

• Toodetud Californias.

• Massispektromeetri valmistamiseks kulus kaks aastat ning see läks maksma 12,7 miljonit krooni.

• Sellega on võimalik uurida ainete molekule nende täiesti puhtal kujul.

• Aparaadi eluiga on umbes 10 aastat.