À l'heure actuelle, en tant que technique analytique essentielle, la spectrométrie de masse est largement utilisée dans les domaines de la biomédecine, des sciences de l'alimentation, de la sécurité intérieure, de la biologie des systèmes, de la découverte de médicaments et dans d'autres domaines. La spectrométrie de masse est basée sur des méthodes d'analyse du rapport masse / charge (m / z) avec une sensibilité élevée, une précision élevée et une applicabilité universelle.
En spectrométrie de masse, l’ionisation est une première étape cruciale dans la charge de molécules neutres. Les méthodes commerciales actuelles d'ionisation reposent principalement sur la haute pression en courant continu (CC) pour convertir les molécules de l'échantillon en ions en phase gazeuse dans une source d'ions. Cependant, lors de l'ionisation, la quantité d'ions (Q) n'est pas contrôlée par la tension (V). Par conséquent, toutes les méthodes d'ionisation actuelles ne permettent pas un contrôle précis de la quantité d'ions. De plus, si une alimentation haute tension conventionnelle est utilisée, la plupart (99%) des charges / courants et des ions sont gaspillés. Par conséquent, la spectrométrie de masse présente actuellement un goulet d'étranglement majeur dans l'amélioration de la sensibilité, de l'utilisation des échantillons et du cycle de travail. De plus, l'alimentation à haute tension utilisée classiquement présente les inconvénients d'être coûteuse, difficile à transporter et dangereuse.
La sortie haute tension d’une charge fixe n’est que l’une des caractéristiques essentielles d’un nanogénérateur triboélectrique (TENG). Sous la direction conjointe du Georgia Institute of Technology, de l'Institut des nanotechnologies et des systèmes de Beijing, de l'Académie chinoise des sciences, Wang Zhonglin et Facundo Fernández, Li Anzhen et Jin Yunlong ont formé une équipe de coopération inter-facultés, utilisant le TENG pour alimenter la source d'ions. , réalisant la source d’ions en quantité de charge, positive et négative Contrôle précis de nombreux aspects tels que le sexe, la longueur du signal, etc. Ce travail fournit un paramètre entièrement nouveau contrôlable pour la spectrométrie de masse et constitue également la première application de nanogénérateurs dans de grands instruments d'analyse. Des travaux connexes ont ouvert de nouveaux domaines de recherche et d’application et ont récemment été publiés dans le dernier numéro de Nature Nanotechnology.
Premièrement, l’équipe a réussi à ioniser par électrospray et par décharge plasma avec TENG. La quantité fixe de charge fournie par TENG permet un contrôle sans précédent du processus d’ionisation. L'équipe a mis en œuvre la génération d'ions contrôlable de nanocoloumb et a proposé un modèle physique associé. Grâce au variateur TENG, la durée, la fréquence et la chargeabilité de l'impulsion ionique peuvent être efficacement contrôlées et la consommation d'échantillons minimisée. La charge de trace de TENG évite le phénomène de décharge corona commun à la haute tension continue en spectrométrie de masse, réalisant ainsi le premier nanoélectronome à ultra-haute tension (5-9 kV) (nanoESI). Cette méthode augmente la sensibilité de la source d'ions électrospray à de faibles concentrations et optimise l'utilisation de l'échantillon. La spectrométrie de masse par ionisation pilotée par TENG a été utilisée avec succès pour détecter une variété de petites molécules organiques et de biomacromolécules et pour obtenir une sensibilité capable de détecter des centaines de molécules. Les sprays ioniques AC à commande TENG sont également utilisés pour déposer des matériaux ioniques sur des surfaces isolantes.
Cette recherche est révolutionnaire pour le développement de la spectrométrie de masse et du TENG.
Premièrement, l’étude a réalisé le premier contrôle précis de la quantité de charge pendant l’ionisation, apportant un nouveau paramètre contrôlable à la spectrométrie de masse, améliorant la précision analytique et permettant d’analyser de très petits échantillons à des fins de détection chimique et biologique. Le problème des goulots d’étranglement de la spectrométrie de masse offre de nouvelles possibilités. De plus, l’utilisation de TENG permet aux chercheurs de synchroniser le temps de pulvérisation avec le temps de spectrométrie de masse afin de maximiser l’utilisation des échantillons.
Dans le même temps, TENG remplace l’alimentation d’alimentation par pulvérisation ionique d’origine sur les équipements de spectrométrie de masse, le rendant portable pour les petits appareils de spectrométrie de masse et offrant des possibilités dans des conditions extrêmes telles que les applications militaires ou aérospatiales.
Enfin, l’étude, la première étude à utiliser TENG dans les équipements et équipements, a confirmé que TENG est une méthode simple, sûre et efficace pour fournir une haute tension, fournissant des idées pour des recherches similaires, pilotant différents instruments pour TENG et le processus ainsi défini. base d'un "système autonome contrôlable".
