Massaspectrometers (MS) zijn essentiële hulpmiddelen geworden in laboratoria voor scheikunde en biologie. Het vermogen om de chemische componenten in een monster snel te identificeren, stelt hen in staat deel te nemen aan een breed scala aan experimenten, inclusief radiokoolstofdatering, eiwit analyse, en monitoring van het metabolisme van geneesmiddelen.

MS-instrumenten werken door de analytmoleculen een elektrische lading te geven, en schieten ze door een gebied van de ruimte met een uniform elektrisch veld, die hun baan in een cirkel kromt. De straal van de cirkel, die afhangt van de verhouding van de massa van het molecuul tot zijn lading, wordt gedetecteerd en vergeleken met bekende monsters. Omdat de methode deze verhouding alleen kan meten, niet de massa zelf, te hoge kosten kunnen leiden tot onnauwkeurige of dubbelzinnige resultaten.

Nutsvoorzieningen, een team van onderzoekers onder leiding van Kanazawa University gebruikte een krachtige simulatie van moleculaire dynamica om het effect van overtollige ladingen op moleculen die door een MS zijn getest beter te begrijpen. Ze modelleerden het effect van het toevoegen van moleculen met de tegenovergestelde lading om overtollige lading te neutraliseren. In dit geval, de positieve lading op polyethyleenglycol (PEG) kan worden verminderd door botsing met negatief geladen NO ₂ - ionen.

Echter, dit wordt bemoeilijkt door het feit dat de kans op een aanrijding in de eerste plaats afhangt van de hoeveelheid lading. "Geladen polymeren kunnen ladingstoestandafhankelijke structuren aannemen vanwege elektrostatisch rekken, " zegt eerste auteur Tomoya Tamadate. Bijvoorbeeld, met een kleine overbelasting, PEG neemt een compacte vorm aan. Echter, naarmate de lading toenam, de wederzijdse afstoting tussen de positieve ladingen zorgt ervoor dat het recht wordt.

Om de berekeningen te versnellen, het team gebruikte de 'continuümbenadering'-methode, die pas begon met het simuleren van alle atomen in de NO ₂ - molecuul zodra het dicht genoeg bij de PEG kwam.

"Het succes van dit project toont aan dat hybride continuüm-moleculaire dynamica-simulaties meer in het algemeen kunnen worden gebruikt om door botsingen aangedreven reactiemoleculen te bestuderen die verschillende conformaties kunnen aannemen, " zegt senior auteur Takafumi Seto. De resultaten kunnen leiden tot effectievere methoden om overtollige lading in monstermoleculen te beheersen, wat voor nauwkeurigere resultaten zal zorgen.