纳米技术正在推进类似于《星际迷航》中的“三仪”的工具，用于医疗测试、爆炸物探测和食品安全等一系列应用的现场化学分析。

来自普渡大学(Purdue University)和印度马德拉斯理工学院(Indian Institute of Technology Madras)的一组研究人员发现，当用于收集样本的纸张被涂上碳纳米管时，所需的电压降低了1000倍，信号被锐化，设备能够捕获更精细的分子。

这项研究发表在该杂志上《应用化学》．

普渡大学亨利·b·哈斯杰出化学教授r·格雷厄姆·库克说:“这是我们为该领域创造微型手持质谱仪的一大步。”“所需电量的大幅下降意味着电池尺寸和实验成本的降低。整个系统正在变得更轻、更便宜，这使它更接近易于广泛使用的可行性。”

库克和金奈马德拉斯印度理工学院化学教授Thalappil Pradeep领导了这项研究。

普拉迪普说:“把科学带给人民是最重要的。”“质谱是一种神奇的工具，但它还没有出现在每个医生的桌子上，也没有出现在农业检查员和保安的口袋里。伟大的技术已经被开发出来，但我们需要将它们磨练成负担得起、能有效制造且易于使用的工具。”

这项由国家科学基金会资助的研究使用了库克和他的同事开发的一种名为PaperSpray™电离的分析技术。该技术依赖于擦拭物体或在沾有溶剂的纸上滴一滴液体来捕获物体表面的残留物。然后从纸上切下一个小三角形，放在质谱仪的一个特殊附件上，在那里施加电压。电压产生一个电场，将溶剂和残留物的混合物变成含有电离分子的微小液滴，这些液滴会弹出并被抽到质谱仪中进行分析。然后，质谱仪通过质量来识别样品的电离分子。

这项技术依赖于强电场，而纳米管就像微型天线一样，从非常小的电压中产生强电场。普拉迪普说，几纳米上的一伏特产生的电场相当于1厘米上的1000万伏特。

他说:“诀窍是隔离这些微小的纳米级天线，并防止它们捆绑在一起，因为单个纳米管必须从纸上伸出来。”“碳纳米管工作良好，可以分散在水中，并应用在合适的基质上。”

印度政府纳米任务支持了印度马德拉斯理工学院的这项研究，研究生拉胡尔·纳拉亚南和德潘詹·萨卡尔进行了实验。

库克说，除了减少所需电池的尺寸和运行测试的能源成本外，这项新技术还通过几乎消除背景噪声简化了分析。

他说:“在这些条件下，分析几乎没有噪声，样品的信号清晰清晰。”“我们不知道为什么会这样，为什么我们周围空气中或设备内部的背景分子没有被电离并进入分析。这是一个令人困惑但又令人愉快的惊喜。”

所需电压的降低也使该方法比标准的PaperSpray™电离技术更温和。

库克说:“这是一种非常温和的方法。”“脆弱的分子和复合物能够在这里结合在一起，否则它们就无法结合在一起。这可能会带来其他潜在的应用。”

库克说，研究小组计划研究减少背景噪声的机制和温和方法的潜在应用，但这项新技术最有前途的方面是它有可能使质谱系统小型化。

库克是质谱学的先驱，多年来一直致力于将质谱仪从汽车大小扩展到鞋盒大小。

在他的职业生涯早期，他开发了环境电离技术，允许在空气中或直接在自然环境中的表面进行测试，而不是传统的质谱技术，后者需要化学分离，样品的操作和在真空室中进行电离和分析。环境电离为更快、更便携的质谱设备铺平了道路，这些设备可以在实验室之外使用。

库克和他的合作者，普渡大学生物医学工程和电子与计算机工程副教授郑欧阳已经创造了几代微型质谱仪。他们最近在杂志上发表了关于最新一代“Mini 12”的论文分析化学．

库克和他的团队已经对用于癌症诊断和手术的分子成像工具进行了微调;治疗药物监测;检测尿液中的生物标志物;并鉴定食源性病原体、细菌、农药和炸药残留。

库克与普渡大学的几个研究中心有联系，包括宾德雷生物科学中心、普渡大学癌症研究中心和分析仪器开发中心。