摩擦电纳米发电机提高质谱性能

2019年9月2日15:55:22摩擦电纳米发电机提高质谱性能已关闭评论
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摩擦电纳米发电机(TENG)将从环境中收集的机械能转换为电能,为传感器等小型设备供电或为消费电子产品充电。现在,研究人员已经利用这些装置

摩擦电纳米发电机(TENG)将从环境中收集的机械能转换为电能,为传感器等小型设备供电或为消费电子产品充电。现在,研究人员已经利用这些装置来改善分子的充电,从而大大提高了广泛使用的化学分析技术的灵敏度。

佐治亚理工学院的研究人员已经证明,用TENG设备取代传统电源为被分析的分子充电可以将质谱仪的灵敏度提高到前所未有的水平。该改进还允许使用较小的样品体积进行鉴定,可能保存珍贵的生物分子或化学混合物,其可以仅以微量存在。

尽管增强发生的机制需要更多研究,但研究人员认为TENG输出的独特方面,振荡高电压和受控电流,可以改善电离过程,增加施加的电压而不损坏样品或仪器。该研究由美国国家科学基金会,美国宇航局天体生物学计划和能源部支持,于2月27日在Nature Nanotechnology杂志上发表。

“我们的发现基本上是一种新的,非常可控的方式将电荷加到分子上,”佐治亚理工学院化学与生物化学学院的教授FacundoFernández说,他使用质谱分析研究从小药物分子到大蛋白质的所有物质。“我们确切地知道使用这些纳米发生器产生多少电荷,使我们能够达到闻所未闻的灵敏度水平。我们可以测量数百种分子而无需标记。”

Fernández和他的研究团队合作王忠林,开发TENG技术的先驱。佐治亚理工学院材料科学与工程学院的董事会主席王先生表示,TENG提供一致的充电水平,可产生可调节持续时间,极性和频率的量子化离子脉冲。

“这里的关键是每个循环中的总电荷完全受控且恒定,无论触发TENG的速度如何,”负责材料科学与工程学院Hightower主席的Wang说。“这是摩擦电纳米发电机的新方向,并为未来仪器和设备的设计打开了大门。这项研究表明了TENG技术的另一个实际影响。“

质谱法测量离子的质荷比,以识别和量化简单和复杂混合物中的分子。该技术广泛应用于各种科学领域和应用领域,分子范围从小药物化合物到大型生物分子。质谱用于生物医学,食品科学,国土安全,系统生物学,药物发现和其他领域。

费尔南德斯说,在传统的电喷雾质谱技术中,多达99%的样品可以在电离过程中被浪费,他是生物分析化学的Vasser Woolley基金会主席。这主要是因为在传统系统中,质量分析过程是脉冲式的或扫描的,而样品的电离是连续的。新的TENG脉冲电源使科学家能够将电离计时与质谱仪内部发生的情况相匹配,特别是在称为质量分析仪的组件中。

除了提高灵敏度和分析非常小的样品量的能力之外,新技术还允许在表面上进行离子沉积,甚至是非导电的。费尔南德斯说,这是因为振荡电离产生一系列交替的正负电荷,产生净中性表面。