Sfide estreme per la purezza e la pulizia di un laboratorio per l'analisi ultra-traccia

(Copyright: Università delle Montagne di Leoben)

La spettrometria di massa con un plasma a induzione accoppiata (ICP-MS: inductively coupled plasma mass spectrometry) è ormai così sensibile da poter raggiungere il livello di tracce ultra-piccole sotto un ppt (parts per trillion; parti per trilione; ng/kg o pg/g). Tuttavia, affinché questa tecnica possa effettivamente sfruttare tutto il suo potenziale di rilevamento, il laboratorio di analisi deve essere adeguatamente strutturato, poiché anche un singolo particella proveniente dall'aria ambientale potrebbe contaminare il campione di analisi in modo tale da rendere il risultato inutilizzabile. Per mostrare quanto sia semplice evitare le particelle, un esempio dal dipartimento di "Chimica Generale e Analitica" (AAC) dell'Università Montanistica di Leoben (MUL), Austria, sarà illustrato.(1) La MUL si impegna in sistemi orientati al ciclo e alla ricerca sui materiali nel senso di "Circular Engineering" ed è conosciuta come l'"università delle risorse" in Austria.

Dopo la nomina del Prof. Prohaska alla cattedra di AAC a Leoben, è stato necessario un intervento di ristrutturazione completa dell'edificio di chimica della MUL, poiché tra le altre cose si dovevano creare condizioni di ambiente sterile per poter operare con più dispositivi ICP-MS. Le condizioni di ambiente sterile desiderate sono state realizzate anche grazie a 8 cassetti di flusso laminare della ditta Spetec GmbH, ottenendo così una classe di ambiente sterile (ISO 5) a livello locale. Il dispositivo più preciso tra quelli disponibili è un ICP-MS ad alta risoluzione con un sistema di rivelatori multicollettore, che permette di determinare con estrema precisione la concentrazione di un elemento nel range di ppt e la sua composizione isotopica. Attualmente, presso il dipartimento AAC, si stanno studiando artefatti archeologici di circa 7000 anni fa provenienti da uno scavo di un insediamento nel Basso Austria (Asparn), analizzando gli isotopi di stronzio (87Sr/86Sr) in denti e ossa e confrontandoli con l'ambiente circostante. Poiché i ritrovamenti ossei indicano influenze belliche, si pone la domanda sull'origine degli invasori e sulle relazioni commerciali già stabilite all'epoca. A tal fine, è necessario misurare differenze nel rapporto isotopico in quantità di ppm da piccole campioni (come i minimi fori di perforazione nei denti). Ogni contaminazione deve essere evitata affinché tracce di secoli e millenni non vengano cancellate.

La ditta Spetec GmbH vanta decenni di esperienza sia nella spettroscopia atomica sia nello sviluppo e nell'applicazione di sistemi di ambiente sterile e di depurazione dell'aria per la chimica analitica, riuscendo così a ottenere rapidamente e a costi contenuti la purezza richiesta nei laboratori.

(1) https://aach.unileoben.ac.at