현재 중요한 분석 기술로서 질량 분석기는 생물 의약, 식품 과학, 국토 안보, 시스템 생물학, 약물 발견 및 기타 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 질량 분석법은 높은 감도, 높은 정확도 및 보편적 적용 가능성을 가진 질량 - 대 - 전하 비 (m / z) 분석 방법을 기반으로합니다.
질량 분석에서, 이온화는 중성 분자를 전하로 대전시키는 중요한 첫 단계이다. 오늘날의 상업용 이온화 방법은 이온 소스에서 샘플 분자를 기상 이온으로 변환하는 직류 (DC) 고압에 주로 의존합니다. 그러나, 이온화 동안, 이온 (Q)의 양은 전압 (V)에 의해 제어되지 않는다. 그러므로, 현재의 모든 이온화 방법은 이온의 양을 정밀하게 제어하지 못한다. 또한, 고전압 전원 장치를 사용하는 경우 충전 / 전류 및 이온의 대부분 (99 %)이 낭비됩니다. 따라서 질량 분석법은 현재 민감도, 샘플 활용도 및 듀티 사이클을 향상시키는 개발 방향에 큰 병목 현상을 가지고 있습니다. 또한, 종래 사용되고 있던 고전압 전원은 값 비싸고 운반하기가 어렵고 안전하지 못하다는 단점이있다.
고정 전하의 고전압 출력은 마찰 전기 나노 발전기 (TENG)의 필수 특성 중 하나 일뿐입니다. 조지아 공과 대학, 북경 과학 기술 연구소, 중국 과학원, 왕 종린 (Zhanglin), Facundo Fernandez (Facundo Fernández), Li Anzhen 및 Jin Yunlong이 공동으로 TENG를 사용하여 이온 소스를 구동하는 학부 간 협력 팀을 구성했다. 전하량, 양전원 및 음전기의 이온 원 실현 성별, 신호 길이 등 다양한 측면의 정밀 제어. 이 작업은 질량 분석을위한 완전히 새로운 제어 매개 변수를 제공하며 대규모 분석 장비에서 나노 발전기를 처음으로 응용 한 것입니다. 관련 연구는 새로운 연구 및 응용 분야를 열었으며 최근 Nature Nanotechnology 최신호에 발표되었습니다.
첫째, TENG를 사용하여 전기 분무 이온화 및 플라즈마 방전 이온화를 성공적으로 달성했습니다. TENG에서 제공하는 일정량의 충전은 전례없는 전리 제어를 제공합니다. 연구팀은 나노 콜로 지 (nanocoloumb)의 제어 가능한 이온 생성을 구현하고 관련 물리적 모델을 제안했다. TENG 드라이브를 통해 이온 펄스의 지속 시간, 주파수 및 충전 능력을 효과적으로 제어하고 시료 소비를 최소화 할 수 있습니다. TENG의 추적 충전으로 질량 분광법에서 DC 고전압에서 공통적으로 발생하는 코로나 방전 현상을 피할 수 있으므로 초고압 (5-9 kV) 나노 전자 스프레이 (nanoESI)를 얻을 수 있습니다. 이 방법은 저농도에서 전기 분사 이온 소스의 감도를 높이고 시료 활용을 극대화합니다. TENG 구동 이온화에 의한 질량 분석법은 다양한 유기 분자 및 생체 고분자를 검출하고 수백 분자를 검출 할 수있는 감도를 얻기 위해 성공적으로 사용되었습니다. TENG 구동 AC 이온 스프레이는 절연 표면에 이온 물질을 증착하는 데에도 사용됩니다.
이 연구는 질량 분석기와 TENG의 개발을 위해 획기적인 것입니다.
첫째, 연구는 이온화 중 전하량의 첫 번째 정밀 제어를 달성하여 질량 분석기에 새로운 제어 가능한 매개 변수를 제공하고 분석 정확도를 향상 시키며 화학 및 생물학적 검출을 위해 매우 작은 샘플을 분석하는 기능을 제공했습니다. 질량 분석의 병목 문제는 새로운 가능성을 제공합니다. 그리고 TENG를 사용하면 연구원은 분무 시간을 질량 분광법 시간과 동기화하여 시료 활용을 극대화 할 수 있습니다.
동시에 TENG는 질량 분광 분석 장비의 원래 이온 스프레이 전원 공급 장치를 대체하므로 소형 질량 분석 장치에 휴대 할 수 있으며 군대 또는 우주 항공 응용 프로그램과 같은 극한 상황에서도 가능성을 제공합니다.
마지막으로 장비 및 장비에서 TENG를 사용하는 첫 번째 연구로서, TENG는 고전압을 제공하기위한 간단하고 안전하며 효과적인 방법이며 유사한 연구에 대한 아이디어를 제공하고 TENG 및 TENG에 대한 다양한 도구를 운전하는 과정임을 확인했습니다. "제어 가능한 자체 구동 시스템"의 기초
