Hiện nay, như là một kỹ thuật phân tích quan trọng, khối phổ đã được sử dụng rộng rãi trong y sinh học, khoa học thực phẩm, an ninh quốc gia, hệ thống sinh học, khám phá ma túy và các lĩnh vực khác. Phép đo khối phổ được dựa trên các phương pháp phân tích tỷ lệ khối lượng tính phí (m / z) với độ nhạy cao, độ chính xác cao và khả năng ứng dụng phổ dụng.
Trong phổ khối lượng, ion hóa là bước quan trọng đầu tiên trong việc tính các phân tử trung tính với điện tích. Các phương pháp ion hóa thương mại ngày nay chủ yếu dựa vào áp suất cao (DC) trực tiếp để chuyển đổi các phân tử mẫu thành các ion pha khí trong một nguồn ion. Tuy nhiên, trong quá trình ion hóa, lượng ion (Q) không được điều khiển bởi điện áp (V). Do đó, tất cả các phương pháp ion hóa hiện tại không đạt được sự kiểm soát chính xác lượng ion. Hơn nữa, nếu sử dụng nguồn điện cao áp thông thường, hầu hết (99%) điện tích / dòng điện và các ion đều bị lãng phí. Vì vậy, phổ khối hiện nay có một nút cổ chai lớn trong hướng phát triển của việc cải thiện độ nhạy, sử dụng mẫu và chu kỳ nhiệm vụ. Hơn nữa, nguồn cung cấp điện áp cao áp được sử dụng theo quy ước có những nhược điểm của việc tốn kém, khó thực hiện và không an toàn.
Sản lượng điện áp cao của điện tích cố định chỉ là một trong những đặc tính thiết yếu của máy phát điện nano triboelectric (TENG). Dưới sự hướng dẫn chung của Viện Công nghệ Georgia, Viện Năng lượng và Hệ thống Nano của Bắc Kinh, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, Wang Zhonglin và Facundo Fernández, Li Anzhen và Jin Yunlong thành lập một nhóm hợp tác liên khoa, sử dụng TENG để điều khiển nguồn ion , thực hiện các nguồn ion trong số lượng phí, tích cực và tiêu cực kiểm soát chính xác của nhiều khía cạnh như tình dục, chiều dài tín hiệu và như vậy. Công trình này cung cấp một tham số điều khiển hoàn toàn mới cho phổ khối và cũng là ứng dụng đầu tiên của các máy phát điện nano trong các thiết bị phân tích lớn. Công việc liên quan đã mở ra các lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng mới, và gần đây đã được xuất bản trong số mới nhất của Nature Nanotechnology.
Đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã đạt được thành công ion hóa electrospray và ion hóa phóng điện plasma bằng TENG. Lượng điện tích cố định do TENG cung cấp cung cấp khả năng kiểm soát chưa từng có trong quá trình ion hóa. Nhóm nghiên cứu đã thực hiện phát sinh ion có thể điều khiển của nanocoloumb và đề xuất một mô hình vật lý liên quan. Thông qua ổ TENG, thời gian, tần số và tính phí của xung ion có thể được kiểm soát hiệu quả và giảm thiểu mức tiêu thụ mẫu. Phí theo dõi của TENG tránh hiện tượng xả corona phổ biến trong điện áp cao DC trong phổ khối lượng, do đó đạt được điện cực nano điện áp cực cao (5-9 kV) đầu tiên (nanoESI). Phương pháp này làm tăng độ nhạy của nguồn ion electrospray ở nồng độ thấp và tối đa hóa việc sử dụng mẫu. Phép đo khối lượng bằng ion hóa TENG đã được sử dụng thành công để phát hiện một loạt các phân tử hữu cơ nhỏ và các phân tử sinh học, và để đạt được độ nhạy có thể phát hiện hàng trăm phân tử. Thuốc xịt AC ion được điều khiển bằng TENG cũng được sử dụng để gửi vật liệu ion trên bề mặt cách điện.
Nghiên cứu này là đột phá cho sự phát triển của cả khối phổ và TENG.
Đầu tiên, nghiên cứu đạt được sự kiểm soát chính xác đầu tiên về lượng điện tích trong quá trình ion hóa, đưa ra một tham số có thể điều khiển mới cho phổ khối, cải thiện độ chính xác phân tích và cung cấp khả năng phân tích các mẫu rất nhỏ để phát hiện hóa học và sinh học. Vấn đề nút cổ chai của phổ khối cung cấp khả năng mới. Và, sử dụng TENG cho phép các nhà nghiên cứu đồng bộ hóa thời gian phun với thời gian phổ khối lượng để tối đa hóa việc sử dụng mẫu.
Đồng thời, TENG thay thế nguồn cung cấp năng lượng phun ion ban đầu trên thiết bị phổ khối, làm cho nó di động cho các thiết bị khối phổ nhỏ và cung cấp khả năng trong điều kiện khắc nghiệt như các ứng dụng quân sự hoặc hàng không vũ trụ.
Cuối cùng, nghiên cứu, là nghiên cứu đầu tiên sử dụng TENG trong thiết bị và thiết bị, khẳng định TENG là một phương pháp đơn giản, an toàn và hiệu quả để cung cấp điện áp cao, cung cấp ý tưởng cho nghiên cứu tương tự, lái các dụng cụ khác nhau cho TENG và nền tảng cho "hệ thống tự điều khiển".
