摩擦納米發電機首次與高靈敏度質譜儀成功結合,該研究對于質譜分析和TENG兩個領域的發展都具有開創性意義。摩擦納米發電機所產生的離子元用于分析極其微量的化學和生物樣品,其精度可以達到幾百個分子。
目前,作為一種關鍵的分析技術,質譜分析已經被廣泛應用于生物醫藥、食品科學、國土安全、系統生物、藥物發現等領域。質譜分析是基于質量-電荷比(m/z)的分析方法,具有高靈敏度、高準確度、普遍適用等優勢。
在質譜分析中,離子化是將中性分子帶上電荷的關鍵的第一步?,F在商用的離子化方法大多依靠直流(DC)高壓在離子源中將樣品分子轉化為氣相離子。但是,在電離化過程中,離子的數量(Q)并不受電壓(V)控制。因此,當前所有的離子化方法都沒有實現對離子數量進行精確控制。而且,如果使用傳統高壓電源,絕大部分(99%)的電荷/電流以及離子是浪費掉的。因而,目前質譜分析在提高靈敏度、樣品利用率以及占空比等發展方向上具有重大瓶頸。并且,傳統使用的高壓電源具有耗費高、難以攜帶、不安全等缺點。
固定電荷量的高壓輸出恰好是摩擦納米發電機(TENG)的一個本質特性。在佐治亞理工學院、中國科學院北京納米能源與系統研究所王中林和Facundo Fernández共同指導下,李安寅和訾云龍組成了跨院系合作團隊,用TENG驅動離子源,實現了離子源在電荷數量、正負極性、信號長短等諸多方面的精確控制。該工作為質譜分析提供了一個全新的可控參數,也是納米發電機在大型分析儀器首次應用。相關工作開辟了嶄新的研究和應用領域,并于近日發表于最新一期的《自然-納米技術》(Nature Nanotechnology)。