Clasificadores de iones por movilidad eléctrica de alta resolución

Abstract

En el transcurso de esta Tesis Doctoral se ha desarrollado instrumentación con alta resolución para la caracterización de iones del orden de 1-2 nm de diámetro. En particular, se ha contribuido al desarrollo de tres analizadores por movilidad eléctrica (DMAs, acrónimo de Differential Mobility Analyzer) y un cargador de especies volátiles basado en electrospray (ES). Se han evaluado numérica y experimentalmente el comportamiento fluidodinámico y la resolución de tres nuevos prototipos de DMA. Caben destacar los siguientes resultados: (a) se ha operado un DMA en régimen laminar a números de Reynolds hasta 62,000; (b) se ha conseguido clasificar iones con alta resolución y sin pérdidas electroforéticas; (c) se ha logrado operar un DMA en condiciones de flujo transónico; de este modo, (d) se obtuvo una resolución récord de 106 con iones de 1.44 nm, y (e) se identificaron nuevas estrategias para mejorar la resolución de futuros DMAs en condiciones de flujo subsónico. Además, (f) se han validado modelos numéricos para la simulación de flujos dispersos gas-partícula, y (g) se ha verificado la bondad de técnicas estado del arte de mecánica de fluidos computacional para su aplicación al diseñoo de instrumentación para la caracterización de aerosoles. Por último, se ha explorado la viabilidad del proceso de carga de especies volátiles por medio de ES, para su posterior caracterización aguas abajo mediante un DMA y un espectrómetro de masas (MS). Fruto de este estudio, se han obtenido las primeras medidas de compuestos de alto peso molecular (hasta 550 uma) presentes en el aliento humano.