På nuværende tidspunkt er massespektrometri som en vigtig analytisk teknik blevet udbredt i biomedicin, fødevarevidenskab, hjemlandssikkerhed, systembiologi, stofforskning og andre områder. Massespektrometri er baseret på mass-to-charge ratio (m / z) analysemetoder med høj følsomhed, høj nøjagtighed og universel anvendelighed.
I massespektrometri er ionisering et kritisk første trin i opladning af neutrale molekyler med ladning. Dagens kommercielle ioniseringsmetoder er mest afhængige af likestrøm (DC) højtryk for at omdanne prøve molekyler til gasfaseioner i en ionkilde. Imidlertid styres mængden af ioner (Q) ikke under spænding (V) under ioniseringen. Derfor opnår alle nuværende ioniseringsmetoder ikke nøjagtig kontrol af mængden af ioner. Desuden spildes de fleste (99%) af ladningen / strømmen og ionerne, hvis der anvendes en konventionel højspændingsforsyning. Derfor har massespektrometri i øjeblikket en stor flaskehals i udviklingsretningen for at forbedre følsomhed, prøveudnyttelse og arbejdscyklus. Desuden har den konventionelt anvendte højspændings strømforsyning ulemperne ved at være dyrt, vanskeligt at bære og usikkert.
Højspændingsudgangen af en fast opladning er kun et af de væsentlige egenskaber ved en triboelektrisk nanogenerator (TENG). Under den fælles vejledning fra Georgia Institute of Technology dannede Beijing Institut for Nano-Energi og Systems, Det Kinesiske Videnskabsakademi, Wang Zhonglin og Facundo Fernández, Li Anzhen og Jin Yunlong et tværfagligt samarbejdesteam ved at bruge TENG til at drive ionkilden , at realisere ionkilden i lademængde, positiv og negativ Præcis kontrol af mange aspekter som køn, signallængde og så videre. Dette arbejde giver en helt ny styrbar parameter for massespektrometri og er også den første anvendelse af nanogeneratorer i store analytiske instrumenter. Beslægtet arbejde har åbnet nye forsknings- og anvendelsesområder og blev for nylig offentliggjort i det seneste udgave af Nature Nanotechnology.
For det første opnåede teamet med succes elektrosprayionisering og plasmaudladning-ionisering ved hjælp af TENG. Den faste mængde af afgift, der leveres af TENG, giver uhørt kontrol over ioniseringsprocessen. Holdet implementerede den kontrollerbare ion generation af nanocoloumb og foreslog en relateret fysisk model. Gennem TENG-drevet kan varigheden, frekvensen og ladningsevnen af ionpulsen effektivt kontrolleres og minimeret prøveforbrug. Sporladningen af TENG undgår koronaudladningsfænomenet, der er fælles i DC højspænding i massespektrometri, og opnår således det første ultrahøjspændingsnitrospray (nanoESI) med høj netspænding (5-9 kV). Denne metode øger følsomheden af elektrosprayionskilden ved lave koncentrationer og maksimerer prøveudnyttelsen. Massespektrometri ved TENG-drevet ionisering har med succes været anvendt til at detektere en række små organiske molekyler og biomacromolekyler, og for at opnå følsomhed, der kan registrere hundredvis af molekyler. TENG-drevne AC-ionsprayer anvendes også til at deponere ionmaterialer på isolerende overflader.
Denne forskning er banebrydende for udviklingen af både massespektrometri og TENG.
For det første opnåede undersøgelsen den første præcise kontrol af mængden af ladning under ionisering, hvilket bringer en ny styrbar parameter til massespektrometri, forbedrer analytisk nøjagtighed og giver mulighed for at analysere meget små prøver til kemisk og biologisk detektion. Flaskehalsproblemet med massespektrometri giver nye muligheder. Og ved hjælp af TENG tillader forskere at synkronisere sprøjtetiden med massespektrometri tid for at maksimere prøveudnyttelsen.
Samtidig erstatter TENG den originale ionspray strømforsyning på massespektrometriudstyr, hvilket gør det bærbart til små massespektrometrianordninger og giver muligheder under ekstreme forhold som militære eller luftfartssystemer.
Endelig bekræftede undersøgelsen som den første undersøgelse for anvendelse af TENG i udstyr og udstyr, at TENG er en enkel, sikker og effektiv metode til at levere højspænding, give ideer til lignende forskning, køre forskellige instrumenter til TENG og den proces, der således blev lagt grundlag for et "styrbart selvdrevet system".
