В даний час в якості ключової аналітичної техніки широко використовується масс-спектрометрія в біомедицині, харчовій науці, вітчизняній безпеці, системній біології, відкритті ліків та інших галузях. Мас-спектрометрія базується на методах аналізу масою до заряду (m / z) з високою чутливістю, високою точністю та універсальною придатністю.
У мас-спектрометрії іонізація є критичною першою стадією зарядження нейтральних молекул заряд. Сьогоднішні комерційні методи іонізації покладаються переважно на високий тиск постійного струму (DC) для перетворення молекул зразка в іони газофазної речовини в джерело іонів. Однак при іонізації кількість іонів (Q) не контролюється напругою (V). Тому всі сучасні методи іонізації не забезпечують точного контролю кількості іонів. Крім того, якщо використовується звичайне джерело високовольтної електроживлення, більшість (99%) заряду / струму та іонів витрачаються даремно. Тому мас спектрометрія в даний час є головним вузьким місцем у напрямку розвитку покращення чутливості, використання зразків та робочого циклу. Крім того, традиційно використовується джерело високовольтного харчування має недоліки, коли він дорожче, важко носити та небезпечний.
Висока напруга виходу фіксованого заряду є лише однією з основних характеристик трибоелектричного наногенератора (TENG). Під спільним керівництвом Технологічного інституту Джорджії, Пекінський інститут наноенергетичних та системних досліджень, Китайської академії наук, Ван Чжунлін та Фасундо Фернандес, Лі Анжень і Джин Юнлон створили команду співпраці між факультетами, використовуючи TENG для керування джерелом іонів , реалізуючи джерело іонів у кількості заряду, позитивний та негативний Точний контроль над багатьма аспектами, такими як секс, довжина сигналу і так далі. Ця робота забезпечує абсолютно новий контрольований параметр для мас-спектрометрії та є також першим застосуванням наногенераторів у великих аналітичних приладах. Відповідні роботи відкрили нові галузі досліджень і застосування, і нещодавно було опубліковано в останньому випуску Nature Nanotechnology.
По-перше, команда успішно досягла іонізації електророзпилення та ізонізації плазматичних зразків за допомогою TENG. Фіксована сума заряду, надана TENG, забезпечує безпрецедентний контроль над процесом іонізації. Команда реалізувала контрольоване іонне покоління наноколобуму та запропонувала відповідну фізичну модель. Через TENG приводу, тривалість, частота та зарядженість іонного імпульсу можна ефективно контролювати та мінімізувати споживання зразка. Традиційний заряд TENG дозволяє уникнути явища коронарного розряду, що є загальним у високій напрузі постійного струму в мас-спектрометрії, таким чином, досягнення першого наноелектропріного (наноЕСІ) надвисокої напруги (5-9 кВ). Цей метод підвищує чутливість джерела іонів електророзподілу при низьких концентраціях та максимізує використання зразків. Мас-спектрометрія за допомогою TENG-керованої іонізації успішно використовується для виявлення різних малих органічних молекул та біомакромолекул, а також для досягнення чутливості, здатної виявити сотні молекул. Інтенсивні іонні спреї, засновані на TENG, також використовуються для зберігання іонних матеріалів на ізоляційних поверхнях.
Це дослідження є новаторським для розробки як мас-спектрометрії, так і TENG.
По-перше, в дослідженні було досягнуто перший точний контроль за рівнем заряду при іонізації, в результаті чого новий масивний параметр контролюється мас-спектрометрією, поліпшується аналітична точність і забезпечується можливість аналізу дуже маленьких зразків для хімічного та біологічного виявлення. Проблема вузьких хвиль мас-спектрометрії пропонує нові можливості. І, використовуючи TENG, дослідники можуть синхронізувати час розпилення з часом мас-спектрометрії для максимального використання зразків.
У той же час, TENG замінює оригінальний джерело іонного спрею на мас-спектрометрії, робить його портативним для малих пристроїв мас-спектрометрії та забезпечує можливості в екстремальних умовах, таких як військове або аерокосмічне застосування.
Нарешті, дослідження, як перше дослідження з використанням TENG у обладнання та обладнання, підтвердило, що TENG - це простий, надійний та ефективний спосіб забезпечення високої напруги, що забезпечує ідеї аналогічного дослідження, керування різними інструментами для TENG, і таким чином закладена процедура фундамент для "керованої самокерованої системи".
