Các nhóm nghiên cứu ở Berkeley và Pittsburg (Hoa Kỳ) sử dụng thiết bị phân tích nhiệt trọng lượng TGA Q5500 của TA Instruments vừa thành công trong việc công bố kết quả nghiên cứu trên tạp chí Nature Materials (chỉ số ảnh hướng IF=38.89) số tháng 4 năm 2020.
Nghiên cứu được công bố có tiêu đề là “Các nguyên tắc chung trong thiết kế cơ-hóa học của chất dẫn điện ion rắn nhằm ngăn sự hình thành tinh thể đuôi gai trong pin kim loại lithium”.
Pin lithium kim loại, còn được gọi là pin liti, sử dụng kim loại lithium (liti) làm anode (cực dương), có dung tích lưu trữ rất lớn (tuổi thỏ dài), tuy nhiên chưa được ứng dụng rộng rãi như các loại pin lithium ion hay lithium polymer.
Nhược điểm lớn nhất của pin kim loại lithium là việc hình thành đuôi gai trên bề mặt cực dương trong quá trình sạc điện. Đây là các cấu trúc tinh thể sợi nhánh (mọc tua tủa như lông) giống như cành cây, được hình thành do sự lắng đọng của lithium trong quá trình sạc do có gradient tập trung ion Li+ cao trong chất điện phân xung quanh cực dương. Những nhánh đuôi gai dài nhọn này gây ra tác hại đáng kể đến trạng thái ổn định của pin, chẳng hạn như có thể xuyên qua cấu trúc dải phân cách giữa các mặt cực dương và cực âm trong pin, dẫn đến mất an toàn trong sử dụng, nhanh chóng sụt điện áp và khiến pin bốc cháy.
Nghiên cứu này đưa ra giải pháp là những nguyên tắc thiết kế để hạn chế tối đa hiện tượng hình thành đuôi gai trong pin kim loại lithium, qua đó khắc phục được nhược điểm chết người của loại pin này. Nghiên cứu này mở ra cánh cửa trong tương lai cho phép pin kim loại lithium có thể được ứng dụng rộng rãi thay thế cho các loại pin lithium ion hay lithium polymer.
Hệ thống phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) Q5500 của TA Instrumenst cũng đóng góp một phần nhỏ vào kết quả của nghiên cứu này. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng tới TGA để phân tích đặc tính cơ-hóa học của vật liệu pin kim loại lithium (hình 1 và hình 2). Sau nhiều thí nghiệm, họ thu được kết luận rằng LESA 3 là công thức tối ưu cho những nghiên cứu sau này.
.png)
Hình 1. Bảng đặc tính cơ-hóa học của các vật liệu polyme nanocompozit (LESA 1-6) trong LiF@PIM-1 (hình ảnh được sao chép và sửa đổi dựa theo Fu C. et al., 2020).
.png)
Hình 2. Sử dụng TGA để xác định lượng LiF được nạp vào pin LiF@PIM. TGA được thực hiện trong khí trơ Argon từ nhiệt độ phòng tăng lên đến 600oC, tốc độ gia nhiệt là 10oC/phút với quá trình đẳng nhiệt ở 600oC kéo dài 1h. PIM-1 bị phân hủy hoàn toàn nên khối lượng dư của các vật liệu LESA 1-6 chính là lượng LiF còn sót lại. (hình ảnh được sao chép và sửa đổi dựa theo Fu C. et al., 2020.
TGA 5500 của TA Instruments là hệ thống máy phân tích nhiệt trọng lượng có hiệu năng hàng đầu thế giới về độ nhạy, độ chính xác và độ lặp lại. TGA 5500 được thiết kế cho những nhà nghiên cứu hàng đầu trên thế giới với những yêu cầu khắt khe nhất về độ tin cậy của dữ liệu có thể sử dụng. Với cơ chế kiểm soát chính xác nhiệt độ và công nghệ Tru-Mass™ Balance giảm thiểu độ trôi tín hiệu, TGA 5500 cung cấp dữ liệu có độ trôi tín hiệu tốt vượt trội so với các thiết bị khác trên thị trường (kể cả khi các thiết bị khác đã sử dụng thuật toán xử lý dữ liệu sau khi thực hiện thí nghiệm). Công nghệ buồng đốt “Low Mass IR” cho phép tốc độ gia nhiệt/làm mát nhanh nhất có thể. Công nghệ lấy mẫu và nạp mẫu tự động giúp tăng năng suất lao động cho người sử dụng.
Bảng tính năng và thông số kỹ thuật của thiết bị phân tích nhiệt trọng lượng TGA 5500 và các cấu hình máy khác:
Tính năng | TGA 55 | TGA 550 | TGA 5500 |
Low Mass IR Furnace | — | — | ● |
Hi-Res TGA™ | — | ○ | ● |
Modulated TGA™ | — | ○ | ● |
Auto-Stepwise TGA | ● | ● | ● |
DTA Signal | — | ○ | ● |
Auto-loader | ● | ● | — |
25-Position Autosampler | — | ○ | ● |
Sealed Pan Punch | — | ○ | ● |
Color App-Style Touch Screen | ● | ● | ● |
Long-Life Wire Wound (Pt/Rh) Furnace | ● | ● | — |
EGA Furnace Capable | ○ | ○ | ● |
Dual Input Gas-Delivery Manifold | ● | ● | ● |
Integrated Electromagnet | — | — | ● |
Temperature Calibration Curie Point (ASTM E1582) | ● | ● | ● |
Temperature Calibration Melting Point Standards | — | ○ | ● |
Blending Gas Delivery Module | — | ○ | ○ |
Heated EGA Furnace Adapter | — | — | ○ |
TGA/MS Operation | ○ | ○ | ○ |
TGA/FTIR Operation | ○ | ○ | ○ |
Thông số kỹ thuật | TGA 55 | TGA 550 | TGA 5500 |
Khoảng nhiệt độ | lên đến 1000oC | lên đến 1000oC | lên đến 1200oC |
Độ chính xác nhiệt | ±1oC | ±1oC | ±1oC |
Độ chụm nhiệt | ±0.1oC | ±0.1oC | ±0.1oC |
Tốc độ gia nhiệt (tuyến tính) | 0.1~100oC/phút | 0.1~100oC/phút | 0.1~500oC/phút |
Tốc độ gia nhiệt (siêu tốc) | > 600oC/phút | > 600oC/phút | > 1600oC/phút |
Làm mát (khí cưỡng bức/ N2) | 1000oC xuống 50oC trong vòng < 12 phút | 1000oC xuống 50oC trong vòng < 12 phút | 1200oC xuống 35oC trong vòng < 10 phút |
Khối lượng mẫu tối đa | 1000 mg | 1000 mg | 1000 mg |
Khoảng cân mẫu | 1000 mg | 1000 mg | 1000 mg |
Độ chụm khối lượng | ±0.01% | ±0.01% | ±0.01% |
Độ phân giải | 0.1 μg | 0.1 μg | < 0.1 μg |
Độ trôi đường nền (từ nhiệt độ phòng lên đến 1000oC)* | < 25 μg | < 25 μg | < 10 μg |
*khi chưa trừ tín hiệu nền
Bài viết dựa trên bài báo gốc của tạp chí “Nature Materials”:
Fu, C., Venturi, V., Kim, J. et al. Universal chemomechanical design rules for solid-ion conductors to prevent dendrite formation in lithium metal batteries. Nat. Mater. 19, 758–766 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41563-020-0655-2
Tổng hợp bởi Nguyễn Vũ Sỹ
Đội ngũ chuyên gia của Thăng Long sẵn sàn hỗ trợ bạn lựa chọn giải pháp phù hợp
Chương 1: Phân tích Mục tiêu các Cannabinoid Tổng hợp trong Máu và Nước tiểu
Lời giới thiệu: Sau đây là bản tóm tắt lược dịch chương 1 từ cuốn sách: “Methods for Novel Psychoactive Substance Analysis, Methods in Pharmacology and Toxicology, của các biên tập Marta Concheiro và Karl B. Scheidweiler; DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-0716-2605-4_1”. Người dịch, TS. Lê Sĩ Hưng, tốt nghiệp tiến sĩ tại đại học BOKU Vienna (Cộng hoà Áo) ngành hoá phân tích, đã có trên 10 năm kinh nghiệm làm việc với các thiết bị khối phổ, tập trung vào ứng dụng các kỹ thuật khối phổ trong phân tích các chất chuyển hoá (metabolites) và protein trong các đối tượng mẫu sinh học, ORCID: 0000-0002-0762-3492. Chương 1 này tập trung vào những thách thức và phương pháp phân tích mục tiêu các cannabinoid tổng hợp (SCs) trong máu và nước tiểu, một lĩnh vực phức tạp do sự đa dạng về cấu trúc hóa học và dược động học của SCs. Khác với các nhóm chất hướng thần mới (NPS) khác, SCs và chất chuyển hóa của chúng có tính chất hóa học biến đổi từ trung tính đến axit và có sự khác biệt giữa mẫu máu và nước tiểu, đòi hỏi các quy trình chiết xuất và phân tích chuyên biệt. LC-MS/MS là phương pháp phân tích mục tiêu phổ biến nhất do độ đặc hiệu, độ nhạy và tính linh hoạt cao, trong khi các phương pháp khác như GC-MS và xét nghiệm miễn dịch ít được sử dụng hơn. Quá trình phân tích bao gồm chuẩn bị mẫu (LLE, SPE hoặc kết tủa protein), định lượng với chất chuẩn, và phân tích dữ liệu sắc ký và khối phổ, trong đó việc hiểu rõ sự phân mảnh của các ion là rất quan trọng. Do đó, phân tích SCs đòi hỏi sự hiểu biết sâu rộng về hóa học, sinh học, và các kỹ thuật phân tích, đồng thời cần liên tục cập nhật kiến thức do sự thay đổi liên tục của các SCs.
Keywords: LC-MS/MS, HRMS, NPS, novel psychoactive substances, suspect screening, multi-targeted screening, wastewater, nước thải, Hàn Quốc.
Giới thiệu: Bài viết này sẽ cung cấp tóm tắt và thông tin lược dịch về việc phân tích và xác định các chất hướng thần mới (NPS) trong các mẫu nước từ 29 nhà máy xử lý nước thải tại Hàn Quốc theo nghiên cứu “Target and suspect screening of (new) psychoactive substances in South Korean wastewater by LC-HRMS, DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.162613”. Về người dịch, TS. Lê Sĩ Hưng, tốt nghiệp tiến sĩ tại đại học BOKU Vienna (Cộng hoà Áo) ngành hoá phân tích, đã có trên 10 năm kinh nghiệm làm việc với các thiết bị khối phổ, tập trung vào ứng dụng các kỹ thuật khối phổ trong phân tích các chất chuyển hoá (metabolites) và protein trong các đối tượng mẫu sinh học, ORCID: 0000-0002-0762-3492.
