Journal articles
Identification of organic molecules with a laboratory prototype based on the Laser Ablation-CosmOrbitrap
Laura Selliez
1, 2, *
Christelle Briois
1
Nathalie Carrasco
2, 3
Laurent Thirkell
1
R. Thissen
4
M. Ito
5
R. Orthous-Daunay
6
Gilles Chalumeau
1
Fabrice Colin
1
Hervé Cottin
7
C. Engrand
8
L. Flandinet
6
Nicolas Fray
7
Bertrand Gaubicher
1
Noël Grand
7
Jean-Pierre Lebreton
1
A. Makarov
9
Sébastien Ruocco
10
Cyril Szopa
2
V. Vuitton
6
Pascal Zapf
7
*
Corresponding author
Laura Selliez 1, 2
Correspondent author
Christelle Briois 1
Author
Nathalie Carrasco 2, 3
Author IdHAL : nathalie-carrasco arXiv : http://arxiv.org/a/carrasco_n_1 ResearcherId : http://www.researcherid.com/rid/D-2365-2012 ORCID : https://orcid.org/0000-0002-0596-6336
Laurent Thirkell 1
Author
R. Thissen 4
Author IdHAL : roland-thissen
M. Ito 5
Author
R. Orthous-Daunay 6
Author
Gilles Chalumeau 1
Author
Fabrice Colin 1
Author
Hervé Cottin 7
Author
C. Engrand 8
Author IdHAL : cecile-engrand ORCID : https://orcid.org/0000-0002-0396-5583
L. Flandinet 6
Author
A. Makarov 9
Author
Sébastien Ruocco 10
Author
Cyril Szopa 2
Author IdHAL : cyril-szopa ORCID : https://orcid.org/0000-0002-0090-4056
V. Vuitton 6
Author IdHAL : veronique-vuitton ORCID : https://orcid.org/0000-0001-7273-1898
Pascal Zapf 7
Author
1
LPC2E - Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace (3A, Avenue de la Recherche Scientifique 45071 Orléans cedex 2 - France)
- OSUC - Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre : UMS3116 (Campus Géosciences, 1A rue de la Férollerie, 45071 Orléans - France)
- INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers (INSU-CNRS 3 rue Michel-Ange, 75794 Paris Cedex 16 - France)
- Observatoire de Paris (61 Av de l'Observatoire 75014 PARIS - France)
- PSL - Université Paris sciences et lettres (60 rue Mazarine 75006 Paris - France)
- UO - Université d'Orléans (Château de la Source - Avenue du Parc Floral - BP 6749 - 45067 Orléans cedex 2 - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMS3116 (France)
- CNES - Centre National d’Études Spatiales [Paris] : UMR 7328 (Siège social : 2 place Maurice Quentin, 75039 Paris - France)
2
PLANETO - LATMOS (France)
- LATMOS - Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (11 boulevard d'Alembert
Quartier des Garennes
78280 - Guyancourt - France)
- SU - Sorbonne Université : UMR8190 (21 rue de l’École de médecine - 75006 Paris - France)
- UVSQ - Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines : UMR8190 (55 avenue de Paris - 78035 Versailles cedex - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR8190 (France)
- INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers : UMR8190 (INSU-CNRS 3 rue Michel-Ange, 75794 Paris Cedex 16 - France)
3
IUF - Institut Universitaire de France (Maison des Universités 103 Boulevard Saint-Michel 75005 Paris - France)
- M.E.N.E.S.R. - Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (1 rue Descartes - 75231 Paris cedex 05 - France)
4
LCPO - Laboratoire de Chimie Physique D'Orsay (Bâtiments 349/350 avenue Georges CLEMENCEAU 91405 ORSAY CEDEX - France)
- UP11 - Université Paris-Sud - Paris 11 (Bâtiment 300 - 91405 Orsay cedex - France)
- INC - Institut de Chimie du CNRS (3 Rue Michel-Ange 75 016 Paris - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR8000 (France)
5
Kochi Institute for Core Sample Research (200 Monobe-otsu, Kochi, Japan - Japan)
- JAMSTEC - Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (2-15, Natsushima-cho, Yokosuka-shi, Kanagawa, Japan - Japan)
6
IPAG - Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (414, Rue de la Piscine BP 53 38041 Grenoble Cedex 9 - France)
- INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers (INSU-CNRS 3 rue Michel-Ange, 75794 Paris Cedex 16 - France)
- CNES - Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (18 avenue Edouard Belin 31401 Toulouse - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR5274 (France)
- OSUG - Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (414 Rue de la piscine - BP 53 38041 GRENOBLE CEDEX 9 - France)
- Grenoble INP - Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (46 avenue Félix Viallet 38031 Grenoble Cedex 1 - France)
- INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers (INSU-CNRS 3 rue Michel-Ange, 75794 Paris Cedex 16 - France)
- IRSTEA - Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture : UMR1484 (France)
- USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry] - Université Savoie Mont Blanc (27, rue Marcoz - 73000 Chambéry - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMS832 (France)
- UGA [2016-2019] - Université Grenoble Alpes [2016-2019] (38058 Grenoble cedex - France)
7
LISA (UMR_7583) - Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques ( Université Paris-Est Créteil Val de Marne - Bât. Lamarck case postale 7059 - Faculté des Sciences et Technologie 61 avenue du Général de Gaulle 94010 Créteil Cedex - France)
- UPEC UP12 - Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 : UMR_7583 (61 avenue du Général de Gaulle - 94010 Créteil cedex - France)
- INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers (INSU-CNRS 3 rue Michel-Ange, 75794 Paris Cedex 16 - France)
- UPD7 - Université Paris Diderot - Paris 7 : UMR_7583 (5 rue Thomas-Mann - 75205 Paris cedex 13 - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR_7583 (France)
8
CSNSM - Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (Bâtiments 104 et 108 91405 Orsay Campus - France)
- UP11 - Université Paris-Sud - Paris 11 (Bâtiment 300 - 91405 Orsay cedex - France)
- IN2P3 - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR8609 (France)
9
Thermo Fisher Scientific (Bremen) GmbH (Germany)
10
LATMOS - Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (11 boulevard d'Alembert
Quartier des Garennes
78280 - Guyancourt - France)
- SU - Sorbonne Université : UMR8190 (21 rue de l’École de médecine - 75006 Paris - France)
- UVSQ - Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines : UMR8190 (55 avenue de Paris - 78035 Versailles cedex - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR8190 (France)
- INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers : UMR8190 (INSU-CNRS 3 rue Michel-Ange, 75794 Paris Cedex 16 - France)
Abstract : In the Solar System, extra-terrestrial organic molecules have been found on cometary primitive objects, on Titan and Enceladus icy moons and on Mars. Identification could be achieved for simple organic species by remote sensing based on spectroscopic methods. However in situ mass spectrometry is a key technology to determine the nature of more complex organic matter. A large panel of mass spectrometers has already been developed for space exploration combining different types of analysers and ion sources. Up to now the highest mass resolution reached with a space instrument is 9,000 at m/z 28 and corresponds to the DFMS-ROSINA instrument (Balsiger et al., 2007) dedicated to the study of the comet 67P/Churyumov-Gerasimenko's atmosphere and ionosphere, in a low pressure environment. A new concept of mass analyser offering ultra-high mass resolving power of more than 50,000 at m/z 56 (under high vacuum condition about 10−9 mbar) is currently being developed for space applications: the CosmOrbitrap (Briois et al., 2016), based on the Orbitrap™ technology.
This work challenges the use of LAb-CosmOrbitrap, a space instrument prototype combining Laser Ablation ionisation and the CosmOrbitrap mass analyser, to identify solid organic molecules of relevance to the future space exploration. For this purpose a blind test was jointly organised by the JAXA-HRMS team (Japan Aerospace Exploration Agency-High Resolution Mass Spectrometry) and the CosmOrbitrap consortium. The JAXA team provided two organic samples, whereas the CosmOrbitrap consortium analysed them without prior information. Thanks to the high analytical performances of the prototype and our HRMS data post-processing, we successfully identified the two molecules as HOBt, hydroxybenzotriazole (C6H5N3O) and BBOT, 2,5-Bis(5-tert-butyl-benzoxazol-2-yl)thiophene (C26H26N2O2S), with a mass resolving power of, respectively, 123 540 and 69 219. The success of this blind test on complex organic molecules shows the strong potential of LAb-CosmOrbitrap for future space applications.
Document type :
Journal articles
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https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-02069251
Contributor : Catherine Cardon Connect in order to contact the contributor
Submitted on : Friday, March 15, 2019 - 4:00:34 PM
Last modification on : Friday, January 7, 2022 - 9:41:53 AM
Contributor : Catherine Cardon Connect in order to contact the contributor
Submitted on : Friday, March 15, 2019 - 4:00:34 PM
Last modification on : Friday, January 7, 2022 - 9:41:53 AM
File
1-s2.0-S0032063318302666-main....
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Identifiers
- HAL Id : insu-02069251, version 1
- ARXIV : 1904.09419
- DOI : 10.1016/j.pss.2019.03.003
Collections
INSU | LATMOS | OSUC | UVSQ | LPC2E | INC-CNRS | SORBONNE-UNIVERSITE | IN2P3 | UPEC-UPEM | UPMC | UNIV-ORLEANS | CNRS | CSNSM | OBSPM | UNIV-PARIS7 | USPC | SU-SCIENCES | IRSTEA | UNIV-SAVOIE | UPEC | INRAE | UNIV-PARIS | UP-SCIENCES | PRIMCHEM | PSL | UGA | IPAG | SU-TI | GS-ENGINEERING | GS-GEOSCIENCES | LISA | INSTITUT-SCIENCES-LUMIERE | OSUG
Citation
Laura Selliez, Christelle Briois, Nathalie Carrasco, Laurent Thirkell, R. Thissen, et al.. Identification of organic molecules with a laboratory prototype based on the Laser Ablation-CosmOrbitrap. Planetary and Space Science, Elsevier, 2019, 170, pp.42-51. ⟨10.1016/j.pss.2019.03.003⟩. ⟨insu-02069251⟩
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