Lessons Learned from a Decade-Long Assessment of Asphaltenes by Ultrahigh-Resolution Mass Spectrometry and Implications for Complex Mixture Analysis
Notice bibliographique
Résumé
Recent advances in instrumentation for high-field Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR MS) have enabled access to ∼70 000 unique molecular formulas in broadband mass spectral characterization of unfractionated/whole asphaltenes. The results accumulated over a decade highlight the need for an asphaltene molecular model that acknowledges the coexistence of (1) monofunctional and polyfunctional species; (2) island and archipelago structural motifs; and (3) heteroatom-depleted/highly aromatic compounds, as well as atypical species with low aromaticity but increased heteroatom content. Collectively, results from FT-ICR MS, preparatory-scale separations (extrography/interfacial material), gel permeation chromatography, precipitation behavior in heptane:toluene, thermal decomposition, and aggregate microstructure by atomic force microscopy (among other techniques), suggest that the strong aggregation of asphaltenes results from the synergy between several intermolecular forces: π-stacking, hydrogen bonding, London forces, and acid/base interactions. This review presents general features of asphaltene molecular composition reported over the past five decades. We focus on mass spectrometry characterization and expose the reasons why early results supported the dominance of single-core motifs. Then, the discussion shifts to recent advances in instrumentation for high-field FT-ICR MS, which have enabled the detection of thousands of species in asphaltene samples, whose molecular composition and fragmentation behavior in ultrahigh vacuum agree with the coexistence of single-core and multicore structural motifs. Furthermore, evidence that highlights the limitations of commercially available/custom-built ion sources and selective ionization effects is presented. Consequently, the limitations require separations (e.g., chromatography, extrography) to gain more-comprehensive molecular-level insights into the composition of these complex organic mixtures. The final sections present evidence for the role of aggregation in selective ionization and suggest that advanced characterization by both thermal desorption/decomposition and liquid chromatography with online FT-ICR MS detection can be employed to mitigate the effects of aggregation and provide unique insights in molecular composition/structure.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,011 | 0,008 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,005 |
| Communication savante | 0,003 | 0,010 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,006 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».