环境电离的奇妙世界:如何在不准备样品的情况下创造离子?

在近年的科学进展中,环境电离的技术逐渐受到重视,这是一种在质谱仪之外的电离技术,不需要样品的准备或分离。这种技术基于多种方法,其中包括从带电喷雾微滴中提取、热脱附以及使用激光脱附等,为科学研究带来了崭新的可能性。

固-液提取电离

固-液提取型电离是一种利用带电喷雾创造液膜在样品表面的技术。这个过程中,样品表面上的分子会被提取进入溶剂,随后,当初级微滴与表面碰撞时,会产生次级微滴,这些微滴就是质谱仪的离子源。

数据显示,脱附电喷雾电离(DESI)是最早的环境电离技术之一,能够实时分析固体样品。

另一种固-液提取的方法是脱附大气压光电离(DAPPI),该方法运用热溶剂蒸气喷射及紫外光的结合,能直接分析沉积在表面的样品。

基于等离子体的技术

基于等离子体的环境电离技术透过在流动气体中产生的电气放电来形成离子。这一过程通常需要利用热量来协助从样品中脱附挥发性物质。

例如,质子化的水团能够通过质子转移来电离样品分子,这对于许多应用来说至关重要。

目前使用最广泛的等离子体技术之一是直接分析即时(DART),这一技术已实现商业化,可以在常规环境中分析样品。

激光辅助电离

激光辅助的环境电离则需经由两个步骤进行,首先使用脉冲激光从样品中脱附或消融物质,然后将这些物质与电喷雾或等离子体相互作用以形成离子。激光作为电离源的应用越来越广泛,特别是在金属分析和其他多种材料的研究中。

两步非激光方法

在两步非激光方法中,样品移除与离子化步骤是分开的。例如,探针电喷雾电离(PESI)允许直接取样,且对盐的耐受性高,样品消耗极少,这使得该技术在分析化学中倍受关注。

气相电离技术

随着灵敏度的一直提高,气相中的分析物(例如气味、挥发性有机化合物)即使其蒸气压低,也能够被检测到。在二次电喷雾电离(SESI)中,热环境中的纳米电喷雾生成的微小液滴能迅速蒸发,析入所需的离子。

这一方法使得分析低挥发性物质的浓度成为可能,特别是对于分子量高达700 Da的物质。

环境电离的技术分类

环境电离技术通常根据其操作模式分为多个类别,包括固-液抽取、等离子鬼技术、两步方法和激光技术等,这些方法各有千秋且可广泛应用于不同的分析需求。

商业可用的环境电离源

随着科技进步,如今有许多商业化的环境电离源可供科学家们使用,使得这项技术变得可达且成本可控。

环境电离的技术正在重塑分析化学的面貌,促使各领域的快速发展。面对这些新机会,我们不禁要思考:未来的科技将如何进一步改变我们对分析化学的认知呢?

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