在當今的質量光譜學領域,碰撞誘導解離(CID)與SORI-CID(持續非共振照射碰撞誘導解離)和HCD(高能碰撞解離)正迎來激烈的競爭。這三種技術在探究分子結構方面的能力各有千秋,它們的原理和應用無疑為科學家進行分子分析提供了強大的工具。
碰撞誘導解離是質量光譜學中一種技術,用於在氣相中誘發選定離子的碎裂,此過程對於分子結構的決定至關重要。
CID技術依賴於通過施加電場來增加離子動能,並允許它們與中性氣體分子發生碰撞,這樣一些動能會轉化為內部能量,從而導致鍵的斷裂。進而,生成的碎片離子可以進一步進行分析。這一過程的高效率使得研究人員能夠獲得關於分子結構的重要信息,並在進行分子識別時提供更高的靈敏度和特異性。
低能CID和高能CID的主要區別在於離子動能的範圍。低能CID通常以不到1千電子伏特(1 keV)的動能進行,而高能CID則涉及1 keV至20 keV的動能。低能CID在碎裂過程中所觀察到的碎片離子與動能密切相關。此外,低能CID更傾向於使離子結構重新排列,而高能CID則能生成一些在低能CID中無法形成的碎片離子,這對於某些具有特定側鏈結構的分子尤其重要。
高能CID技術可測得未在低能CID中發現的碎片,拓展了質量光譜學在分子分析中的應用。
在實際應用中,三重四極質量光譜儀利用CID進行分子檢測。該儀器的第一個四極(Q1)作為質量過濾器,選擇性地傳遞某一離子然後加速至第二個四極(Q2,即碰撞室)。在Q2中,離子與中性氣體碰撞,發生碎裂,最終生成的碎片離子進入第三個四極(Q3),這樣科學家便能獲得來自碎片的質量譜數據,進而進行結構分析。
而在傅立葉變換離子迴旋共振質量光譜儀中,離子通過在共振頻率下施加脈衝電場的方式來提高其動能。這種技術使得研究人員能夠進行多階段質量光譜分析,有助於深入了解分子結構及其反應產物的特性。
SORI-CID技術以其持續的非共振照射方式,為質量光譜的研究提供了全新的思維模式。
然而,近年來HCD技術也逐漸受到關注。HCD是一種特定於orbitrap質量光譜儀的CID技術,其中碎裂過程發生在C-trap之外。此技術的優勢在於,HCD可以克服共振激發的低質量截止問題,讓研究人員能夠從複雜的樣本中獲得更精確的定量分析數據,即使在低能碰撞的範圍內,其能量仍然足夠進行有效的分子碎裂。
儘管稱為高能碰撞解離,高能CID的碰撞能量通常仍然在低能CID的範圍內,印證了其獨特的重要性。
在具體碎裂機制上,CID技術一般可分為同裂解和異裂解。此過程中,存在着與離子內部結構密切相關的不同方式,例如充電偏遠裂解。這些技術的演變,不僅使得分子結構分析的準確性逐步提升,也促進了分子識別和整體檢測能力的增強。
隨著SORI-CID、HCD和其他相關技術的進一步發展,科學家們正面臨著更加深入了解分子結構的契機。而未來在這些技術的競爭中,哪一種方法最終能揭開更多的分子之謎?