Química en el campo en todas partes con LIBS portátiles

Russell Harmon: una visión para el futuro de LIBS

SciAps presentó la primera computadora de mano verdaderamente portátil del mundo hace solo unos años, pero Dr.Russell Harmon, un geoquímico que ha estado trabajando con el laboratorio LIBS durante más de 20 años, dice que las capacidades de análisis rápido y en tiempo real de la serie SciAps Z establecen un nuevo estándar para el análisis químico en el campo. Su nueva misión es correr la voz. Para saber cómo SciAps se convirtió en el dispositivo portátil favorito del mundo, lea "Handheld LIBS: la última historia de éxito en instrumentación analítica portátil".

El Santo Grial de la geología

El trabajo de Russell Harmon en el laboratorio LIBS abarca desde la detección de plomo en pintura y suelo hasta la detección de explosivos y el análisis de casquillos de minas terrestres en la Laboratorio de investigación del ejército de EE. UU., hasta trabajar con socios como el Dr. Richard Hark en la aplicación del concepto de "huella digital geoquímica" a los minerales en conflicto para determinar dónde se extrajeron.

Anteriormente en su carrera, pasó diez años estudiando volcanes en los Andes. Durante ese tiempo, se recolectaron cientos de muestras en secuencias de flujo de lava y se transportaron de regreso al laboratorio para su análisis mediante técnicas costosas y lentas para encontrar las pocas muestras químicamente distintas de importancia. “Tener un analizador que pudiera decirnos eso en el campo, de modo que solo tuviéramos que traer diez en lugar de cientos de muestras, hubiera sido maravilloso”, dice Harmon.

“Entonces, cuando comencé a trabajar con el laboratorio LIBS, sabía que este podría ser el 'Santo Grial' para el análisis geoquímico en el campo una vez que se hiciera portátil, como sucedió recientemente con XRF”, dice Harmon.

Huella digital geoquímica en segundos

A mediados de la década de 2010, con un LIBS de mano verdaderamente portátil en el horizonte, el Dr. Harmon comenzó a utilizar LIBS de laboratorio para ilustrar el potencial de la toma de huellas dactilares para la comunidad geológica.

“Vi que las unidades XRF portátiles de campo apenas comenzaban a llegar al mercado y supe que la tecnología LIBS portátil tenía que llegar a la mayoría de edad, tarde o temprano, para la geología”, dice Harmon.

Para 2010, creció el interés en miniaturizar los componentes LIBS, lo que llevó a generar OES y "LIBS en una caja", básicamente una maleta llena de instrumentación llevada al campo, hasta que en 2015, SciAps desarrolló el primer LIBS portátil, el Z-500. . De repente y de manera concluyente, él y sus colegas pudieron demostrar la aplicación de LIBS portátiles in situ. Harmon ha aplicado la tecnología SciAps a gran parte de su investigación, como la autenticación de minerales en colecciones de museos; fácilmente más de 200 análisis de granates en un día, por ejemplo.

“Imagine que estas instituciones de clase mundial tienen un LIBS a mano para probar muestras y artefactos a medida que ingresan, para validar su clasificación etiquetada o discriminar entre falsificaciones y lo real”, dice Harmon.

"LIBS también podría usarse para demostraciones en museos, como una forma de involucrar a los visitantes, o los visitantes podrían usar LIBS para interrogar un conjunto de muestras en una exhibición para identificar qué son".

Amplificador de código abierto

Aunque ha escrito sobre su investigación y publicado muchos artículos para revistas científicas, el Dr. Harmon no está contento con que los investigadores de LIBS solo publiquen en revistas espectroscópicas. Su misión es concienciar a los geólogos y arqueólogos de los beneficios del análisis LIBS a través de la publicación en las revistas de estas disciplinas.

“Es frustrante que los científicos de la comunidad analítica de LIBS publiquen todo tipo de aplicaciones interesantes sobre las aplicaciones geológicas y arqueológicas de LIBS en sus revistas comunitarias especializadas. Por lo tanto, la información sobre posibles aplicaciones tiende a no llegar a la comunidad de usuarios potenciales, las personas que podrían beneficiarse del análisis rápido en tiempo real, ya sea en el laboratorio o en el campo. La mayoría de los científicos en estas comunidades no están familiarizados con las técnicas analíticas más modernas, por lo que generalmente están atrasados ​​en este contexto”, dice Harmon.

Él cree que la comunidad analítica tiene la responsabilidad de llegar a la comunidad de usuarios. “Pero a menudo no hace un buen trabajo en eso. Así que eso es lo que quiero hacer”. El Dr. Harmon continúa escribiendo artículos sobre LIBS portátiles con ese objetivo en mente.

Gurú de las ferias

Se sabe que Harmon se une a SciAps en conferencias y ferias comerciales de geociencias para exaltar las virtudes de los analizadores portátiles LIBS y XRF de SciAps.

“El trabajo de campo con analizadores portátiles no reemplazará el trabajo de laboratorio detallado, pero nos ayudará a hacer un mejor trabajo de recolección de muestras y comprender lo que estamos viendo en el campo. No hay sustituto para eso”, dice Harmon.

Las cuatro o cinco veces que ha ayudado a SciAps con un stand, ha habido un tráfico ininterrumpido durante todos los días de la reunión. En muchos casos, las personas esperaban o regresaban más tarde para ver de cerca esta tecnología innovadora y una demostración adecuada para el usuario. “No me sorprendió porque estas son herramientas nuevas e incluso las personas que son principalmente geoquímicos no necesariamente las conocerán”, dice Harmon. Cuanta más gente pueda alcanzar, mejor, dice.

EPA, ¿puedes oírme?

Harmon también espera incursionar en la comunidad ambiental. Obtener respuestas en el campo en tiempo real podría cambiar la forma en que se lleva a cabo la limpieza y el monitoreo de la remediación del suelo contaminado. Harmon sabe que el uso tanto de LIBS como de XRF (porque con ambos analizadores se pueden analizar elementos livianos y pesados ​​de manera efectiva) como herramientas para monitorear el suelo podría reducir significativamente el tiempo y el costo del análisis del suelo contaminado y el monitoreo de validación posterior a la limpieza. El problema es la renuencia de la comunidad reguladora a aceptar nuevas técnicas. “Hay un gran interés en no cambiar los protocolos estándar a pesar de que ahora tenemos herramientas más rápidas, mejores y más baratas. A veces es deprimente ver el potencial de esta enorme aplicación, pero no podemos entrar en ella porque las regulaciones de la EPA requieren el uso de enfoques específicos de recolección de muestras en el campo y protocolos analíticos posteriores en el laboratorio”, dice Harmon.

"¿Por qué mantener estos protocolos costosos y que consumen mucho tiempo cuando simplemente podríamos atravesar el área con un analizador portátil y obtener la respuesta de inmediato?"

Con LIBS de mano, siempre un niño en una tienda de dulces

Aunque Harmon ha trabajado con SciAps LIBS en laboratorios y museos durante más de cinco años, no fue hasta junio pasado que pudo entrar en el campo con un analizador portátil LIBS adquirido por el profesor Luis Owen presidente del Departamento de Ciencias Marinas, Terrestres y Atmosféricas de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, para el análisis del barniz de roca en el desierto de Mojave.

“Era como un niño en una tienda de golosinas”, dice Harmon, describiendo el trabajo de campo en California.

Este otoño, Harmon espera viajar con Owen, ricardo hark y Michael Wise del Museo Nacional de Historia Natural de la Institución Smithsonian a las montañas de Carolina del Norte con LIBS en la mano.

“Esperamos hacer algunas prospecciones de minerales de gemas de litio en bruto que se encuentran en esas montañas. Eso será emocionante”, dice Harmon.

Harmon y Hark también continuarán su trabajo sobre la obsidiana de California y los artefactos de obsidiana.

“Es un proyecto sobre la discriminación de la fuente de obsidiana y el rastreo de artefactos hasta su fuente y, por lo tanto, la comprensión de las rutas comerciales para ver cómo los pueblos indígenas comerciaban con productos básicos en todo el oeste de los EE. UU.”, dice Harmon.

Hace veinte años, el Dr. Harmon tuvo una visión del futuro de LIBS y ese futuro ya está aquí. “Gracias a SciAps por crear LIBS portátiles. Lo he estado esperando mucho tiempo”, dice Harmon. Ahora, está haciendo todo lo posible para traer al resto del mundo científico al siglo XXI con él.

La comunidad científica y de investigación ha adoptado LIBS portátiles como una herramienta de investigación e investigación. Leer más...