Language
Country/Area
No result found
Phép thuật của phép đo phổ khối: Làm thế nào sự phân mảnh phân tử được kích hoạt bởi va chạm có thể tiết lộ các cấu trúc ẩn?
Trong thế giới của phép đo khối phổ, công nghệ khối phổ mang đến những khả năng vô tận, đặc biệt là thông qua công nghệ phân mảnh phân tử kích hoạt do va chạm (CID). Kỹ thuật này cho phép các nhà khoa học đào sâu vào cấu trúc và tính chất của các phân tử, xem qua các mảnh vỡ của chúng để khám phá sự phức tạp ẩn giấu bên dưới bề mặt. Công nghệ CID chủ yếu tăng tốc các ion và gây ra va chạm với khí trung tính, gây ra sự biến đổi năng lượng bên trong các phân tử, cuối cùng khiến các phân tử bị vỡ.
“Thông qua các phản ứng kích hoạt va chạm, chúng ta không chỉ có thể xác định sự hiện diện của một phân tử mà còn đoán được cấu trúc cơ bản của nó.”
Nguyên tắc cơ bản của kích hoạt va chạm
Sự phân mảnh kích hoạt va chạm hoạt động bằng cách tăng tốc các ion được chọn lên trạng thái năng lượng cao để khi chúng va chạm với các phân tử trung tính, một phần năng lượng được chuyển thành năng lượng bên trong, dẫn đến sự phá vỡ liên kết và tạo ra các mảnh nhỏ. Những mảnh này sau đó có thể được phân tích sâu hơn bằng phép đo phổ khối để giải mã những bí mật về cấu trúc phân tử.
CID năng lượng thấp và CID năng lượng cao
CID năng lượng thấp chủ yếu được thực hiện dưới 1 kiloelectronvolt (1 keV) và mặc dù nó có hiệu quả trong việc tạo ra các mảnh phân tử nhưng loại phân mảnh quan sát được bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi động năng của các ion. Khi động năng ion rất thấp, hầu hết các phân đoạn được chuyển đổi thành sự sắp xếp lại cấu trúc và khi động năng ion tăng lên, xác suất phân tách liên kết trực tiếp cũng tăng lên.
So với CID năng lượng thấp, CID năng lượng cao sử dụng các ion có động năng từ 1 keV đến 20 keV. Cách tiếp cận này có thể tạo ra các mảnh không thể quan sát được trong CID năng lượng thấp, chẳng hạn như sự phân cắt điện tích tầm xa xảy ra trong các phân tử chứa cấu trúc hydrocarbon.
Máy quang phổ khối ba cực
Máy quang phổ khối ba tứ cực bao gồm ba tứ cực, tứ cực thứ nhất (Q1) được sử dụng làm bộ lọc khối, truyền các ion có chọn lọc và tăng tốc độ chuyển sang tứ cực thứ hai (Q2). Q2 đóng vai trò là buồng va chạm Trong môi trường áp suất cao, các ion chọn lọc va chạm với khí trung tính và xảy ra hiện tượng CID. Các mảnh thu được sau đó được đưa vào Q3 để phân tích khối lượng, kết quả của nó có thể được sử dụng để thu được thông tin chi tiết về cấu trúc phân tử.
Cộng hưởng ion cyclotron biến đổi Fourier
Trong máy quang phổ khối cộng hưởng ion cyclotron biến đổi Fourier, các hạt bị giữ lại trong tế bào ICR và động năng của chúng tăng lên bằng cách áp dụng một điện trường xung ở tần số cộng hưởng của chúng. Trong quá trình này, các luồng khí va chạm ngắn được đưa vào để thúc đẩy va chạm giữa các ion bị kích thích và các phân tử trung tính để tạo ra các mảnh mong muốn. Ngoài ra, thông qua chiếu xạ không cộng hưởng liên tục, có thể đạt được sự kích thích và khử kích thích xen kẽ, cho phép các ion trải qua nhiều va chạm ở năng lượng va chạm thấp.
Gãy do va chạm năng lượng cao
Phân mảnh va chạm năng lượng cao (HCD) là một kỹ thuật CID dành riêng cho máy quang phổ khối quỹ đạo. Nó được đặc trưng bởi thực tế là sự phân tách xảy ra bên ngoài buồng bẫy và quá trình này không thể bị giới hạn bởi sự cắt giảm khối lượng kích thích cộng hưởng, khiến nó rất phù hợp để phân tích định lượng dựa trên việc ghi nhãn đồng vị. Mặc dù có tên gọi năng lượng cao nhưng năng lượng va chạm của HCD thực tế thường dưới 100 eV.
Cơ chế gãy xương
Trong quy trình CID, cơ chế gãy được chia thành phân mảnh đồng phân và phân mảnh dị thể. Các mảnh được tạo ra bởi sự đứt gãy đồng phân giữ lại các electron liên kết ban đầu, trong khi các electron liên kết bị mất thành một mảnh trong quá trình đứt gãy dị thể. Cụ thể hơn, sự phân tách điện tích từ xa là quá trình phân tách liên kết cộng hóa trị xảy ra trong pha khí, trong đó liên kết bị đứt không liền kề với vị trí điện tích.
Thảo luận trong tương lai
Sự phát triển của công nghệ khối phổ cũng có thể mang lại nhiều khả năng chưa từng có, đặc biệt là tiềm năng xác định và phân tích các cấu trúc phân tử phức tạp. Thông qua sự tiến bộ của công nghệ kích hoạt va chạm, chúng ta sẽ có thể tiết lộ nhiều bí ẩn hơn về phân tử, từ đó khởi động một vòng khám phá mới trong lĩnh vực hóa học và sinh học. Đối mặt với tương lai, bạn đã bao giờ nghĩ việc phân tích cấu trúc chính xác hơn sẽ thay đổi hiểu biết khoa học của chúng ta như thế nào chưa?
