POČÁTKY HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE U NÁS: HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE V ÚSTAVU FYZIKÁLNÍ CHEMIE AKADEMIE VĚD (ČÁST I)

Význam tématu

Historie hmotnostní spektrometrie na Ústavu fyzikální chemie AV ČR ilustruje mimořádný pokrok v analytické chemii u nás od počátku 50. let. Zrodila se zde metoda, která dnes patří k základním nástrojům pro identifikaci a kvantifikaci látek v různých oblastech – od průmyslové kontroly až po forenzní medicínu a biochemii.

Cíle a přehled studie / článku

Text dokumentuje:

• vznik prvních přístrojů a konstrukčních týmů pod vedením Rudolfu Brdičky, Jaroslava Heyrovského a jejich žáků,
• klíčové osobnosti (Čermák, Hanuš, Dolejšek, Jech) a jejich mezníkové projekty,
• vývoj metodiky a využití spektrometrie pro analytické úlohy v průmyslu i výzkumu.

Použitá metodika

Výklad staví na retrospektivní analýze archivních záznamů, osobních svědectví a publikovaných prací. Sleduje chronologii konstrukčního úsilí, technické inovace a aplikační exploatace metody v rámci ústavu i spolupracujících laboratoří.

Použitá instrumentace

• První domácí Nierův magnetický spektrometr (1953) s jednoduchou fokusací a difuzními pumpami Leybold,
• Malý Dempsterův analyzátor s permanentním magnetem (1957),
• Sovětský MCH 1303 (1962) pro chemickou analýzu s rozlišením 600–1 200 m/z,
• Dva speciální dvoufokusní „vodíkáče“ pro měření D/H v přírodních koncentracích (1960),
• JEOL JMS-D100 s dvojitou fokusací a počítačovým záznamem (1973),
• VG 7070E darovaný ze Syntézy Pardubice (1995),
• ZAB dvoufokusní spektrometr (2000),
• MCH 1302 pro studium volných radikálů (80. léta),
• vakuové difuzní pumpy, kapilární vstupy, vlastní detektory Bernhard-Schütze a zesilovače iontových proudů.

Hlavní výsledky a diskuse

Na základě postupné mechanické i elektronické modernizace domácích přístrojů se laboratoř od konce 50. let specializovala na:

• studium srážkových procesů iontů s molekulami,
• přesmyky iontů aromátů a heterocyklických sloučenin (C5→C6 cykly, tropyliový ion, CH5+),
• izotopické analýzy vzácných plynů, deuteria ve vodě,
• analýzy organických nečistot (kaprolaktam, alkaloidy, dopingové látky),
• výzkum interakce volných radikálů s katalytickými povrchy.

Diskuse zdůrazňuje význam trpělivých konstrukčních úprav, interdisciplinární spolupráce a rychlých reakcí na praktické požadavky (záchrana života, forenzní případy).

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožnila:

• vysokou citlivost a selektivitu v analýze plynů a organických sloučenin,
• přesné stanovení izotopových poměrů a studium termodynamiky iontové disociace,
• rychlý forenzní servis a monitoring dopingu,
• aplikace v biochemii, medicíně, geologii a průmyslu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další směřování zahrnuje:

• integrované spektrometry s vyšším rozlišením a rychlejší datovou analýzou,
• aplikaci tandemové spektrometrie pro hmatatelnou strukturální identifikaci,
• spojení s chromatografickými metodami a iontovými pastmi,
• rozvoj in situ a online monitoringu technologií a bioprocesů.

Závěr

První desetiletí domácí hmotnostní spektrometrie na ÚFCH AV ČR bylo charakterizováno statečnou konstrukční invence, stálým vylepšováním přístrojů a širokou aplikační základnou. Dnešní moderní spektrometry jsou téměř neuvěřitelným důsledkem práce pionýrů, kteří překonali poválečné nedostatky a izolaci.

Reference

• Čermák V., Hanuš V., Pacák M.: Slaboproudý obzor 20, 603 (1959).
• Čermák V.: Chem. Prům. 7, 8 (1957).
• Čermák V., Hanuš V.: Chem. Prům. 34, 235 (1959).
• Rylander P. N., Meyerson S., Grubb H. M.: J. Am. Chem. Soc. 79, 901 (1957).
• Hanuš V., Čermák V.: Collect. Czech. Chem. Commun. 24, 1602 (1959).
• Hanuš V.: Nature 184, 1796 (1959).
• Čermák V. et al.: Collect. Czech. Chem. Commun. 27, 1633 (1962).
• Dolejšek Z. et al.: Collect. Czech. Chem. Commun. 31, 435 (1966).
• Dolejšek Z., Hanuš V., Vokáč K.: Adv. Mass Spectrom. 3, 503 (1964).
• Dolejš L., Hanuš V.: Tetrahedron 23, 2997 (1967).
• Mach K. et al.: J. Organomet. Chem. 415, 87 (1991).
• Tureček F., Hanuš V.: Mass Spectrom. Rev. 3, 85 (1984).
• Dolejšek Z., Nováková J.: Can. J. Chem. 59, 1824 (1981).
• Mach K., Nováková J., Hanuš V., Dolejšek Z.: Collect. Czech. Chem. Commun. 51, 2675 (1986).