K的稳定同位素研究是当前国际地球化学领域的热点和前沿，国内外有一批实验室正在这个方向上努力开拓。南京大学李伟强教授于2016年与哈佛大学Jacobsen团队几乎同步、各自独立发表了高精度的K同位素分析方法论文，而后又发表了一系列研究，显示K同位素在示踪大陆风化、热液蚀变、生物作用等多方面有巨大的应用前景。这些研究的样品前处理和化学分离在南京大学内生金属矿床成矿机制国家重点实验室完成，但是质谱分析在美国威斯康辛大学麦迪逊分校的Isoprobe MC-ICP-MS上完成。近年来南京大学内生金属矿床成矿机制国家重点实验室一直致力于打造自己的K同位素分析能力。
2017年，内生金属矿床成矿机制国家重点实验室与英国Nu Instruments公司签订合同，订购了全球首台Nu1700 Sapphire多接收等离子质谱仪。该仪器结合了Nu 1700 MC-ICP-MS的高质量分辨率与Sapphire系列仪器的碰撞反应池，具有强大的分析能力。Nu Instruments公司的工程师于2020年1月21日抵达南京大学开始安装仪器。但不幸的是，“新冠”病毒疫情同时在中国全面爆发，23日武汉封城。1月28日，英国工程师因疫情撤回英国，留下仅初步拼合、安装不完全、未经调试、无法工作的仪器。在2020年4月疫情解封后至2021年4月的一年里，Nu Instruments公司多次派中国工程师来南大进行仪器安装、维修和调试，基本实现了该仪器的高分辨质谱功能，但碰撞反应池一直存在硬件问题无法解决。由于英国工厂工程师一直无法到现场完成剩余的硬件安装和维修，这台仪器直至现在还处于未验收状态。
在这种不利条件下，李伟强教授团队克服重重困难，于2021年在仪器上实现了常规的高精度Mg、Fe等同位素分析。在2021年下半年，他们致力于在Nu1700 MC-ICP-MS上实现不依赖碰撞反应池的高精度K同位素比值测量。经历了反复的尝试与失败后，终于开发成功高精度K同位素分析方法，δ41K的长期外部复现性优于0.1‰，达到国际水准。该方法相比于其他实验室的质谱方法，有两个显著的创新之处，一是不依赖冷焰，而在常规ICP功率下运行，保证了信号的灵敏度和稳定性；二是用离子导轨实现40Ar+的中和，避免了盲杯的使用（如下图）。该方法具有高度的稳健性和重复性，使我内生金属矿床成矿机制国家重点实验室能够进行大批量、稳定的高精度K同位素常规分析。研究论文日前以“Precise measurement of 41K/39K ratios by HR-MC-ICP-MSunder a dry and hot plasma setting”为题在线发表在国际质谱学杂志《Rapid Communicationsin Mass Spectrometry》上。论文链接：
https://analyticalsciencejournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/rcm.9289
专职科研人员安诗超博士是该论文的第一作者，博士生罗祥龙参与研究。本研究受到国家自然科学基金、内生金属矿床成矿机制国家重点实验室、“地球关键物质循环”前沿科学中心的支持。