Ανάπτυξη βάσης δεδομένων γεωχημιικών & βιολογικών υπογραφών για την ερμηνεία φασμάτων μάζας TΟF-SIMS. - Τσάκωνας, Νικόλαος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Γεωλογικών Επιστημών, Εργαστήριο Ορυκτολογίας-Πετρολογίας-Κοιτασματολογίας, 2014)
Η διπλωματική εργασία έχει ως αντικείμενο την ανάπτυξη βάσης δεδομένων γεωχημικών υπογραφών και βιοϋπογραφών, με σκοπό η ερμηνεία των φασμάτων μάζας να ολοκληρώνεται με μεγαλύτερη ακρίβεια, ευκολία, ταχύτητα και με ποιο σωστό τρόπο. Η ανάπτυξη αυτής της βάσης δεδομένων πραγματοποιήθηκε κυρίως με το λογισμικό spaceTOF, το οποίο αναπτύχθηκε στη σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών από τον επιβλέποντα καθηγητή δρ. Χατζηθεοδωρίδη Ηλία. Η εργασία βασίζεται στη μέθοδο ToF-SIMS, μία τεχνική πολύ ευαίσθητη και καταστρεπτική σε νανοκλίμακα, στην οποία ο διαχωρισμός των δευτερογενών ιόντων, γίνεται βάσει του διαφορετικού χρόνου πτήσης τους. Τα φάσματα που επεξεργάστηκαν, προήλθαν από τα όργανα ToF-SIMS IDLE1 και IDLE2 με χρήση δύο πρωτογενών δεσμών, C60 Fullerenes και χρυσού. Με το λογισμικό BioTOF έγινε η απόκτηση και καταγραφή των φασμάτων ενώ η επεξεργασία τους με το λογισμικό spaceTOF. Το λογισμικό spaceTOF ήταν απαραίτητο για την ερμηνεία των φασμάτων. Βασικές δυνατότητές του υπήρξαν οι τεχνικές ακριβούς επιλογής κορυφής με άμεση δυνατότητα υπολογισμού των εμβαδών αυτής, αλλά και παραπλήσιων, παρεμβαλλόμενων κορυφών που αντιστοιχούν σε ιόντα διαφορετικής μάζας, η εξαγωγή ιοντικών χαρτών και οι αριθμητικές πράξεις μεταξύ αυτών, η εύκολη διαχείριση της βάσης δεδομένων ατομικών και μοριακών ιόντων, καθώς και εργαλεία υπολογισμού μάζας από ένα σύνολο πιθανών ιόντων. Στο λογισμικό αυτό αναπτύχθηκαν νέα εργαλεία, όπως η διερεύνηση ομάδων ομοειδών ιόντων με ταυτόχρονη εξαγωγή διαγραμμάτων περιεκτικότητας που παράγονται με βάση τα σχετικά τους ύψη ή το εμβαδόν των κορυφών, και η αποτελεσματική βαθμονόμηση του άξονα μάζας ταυτοχρόνως με την διαφορετική βαθμονόμηση για τα ατομικά και τα μοριακά ιόντα αντίστοιχα. Έγινε διερεύνηση συστηματικών μοτίβων σε συνήθεις παρεμβολές κατά μάζα θραυσμάτων οργανικών ενώσεων που είτε επιμολύνουν τα δείγματα, συνήθως υδρογονάνθρακες από το ατμοσφαιρικό περιβάλλον (π.χ. όταν ένας μετεωρίτης εισέρχεται στην ατμόσφαιρα της γης), είτε αναγνωρίζονται σαν βιοϋπογραφές με άμεσο ενδιαφέρον στην έρευνα της επίδρασης της ζωής σε ανόργανες διαδικασίες αλλά και της πιθανής ύπαρξης ζωής σε εξωγήινα υλικά, όπως οι μετεωρίτες. Τα δείγματα που χρησιμοποιήθηκαν ήταν ένας συνθετικός πολυκυκλικός αρωματικός υδρογονάνθρακας (tetracene, PAH) , και ένα φυσικό δείγμα αιματίτη από παράλιου κροκαλοπαγούς Τεταρτογενούς ηλικίας από την ευρύτερη περιοχή του ακρωτηρίου Βάνι, στη ΒΔ Μήλο, το οποίο έχει απολιθώσει μικροοργανισμούς. Η μελέτη των μοτίβων θραυσμάτων υδρογονανθράκων έδωσε αποτελέσματα που ενισχύουν την χρήση τους για χημικές ή βιολογικές υπογραφές. Στο μέλλον, η αυτοματοποίηση αυτών των μεθοδολογιών μπορεί να προχωρήσει, αν όχι στην αυτόνομη από τον υπολογιστή ερμηνεία των φασμάτων, τουλάχιστον στη σημαντική υποβοήθηση των χρηστών κατά την εργασία τους.