2018 Fiscal Year Research-status Report
気相および溶液中における重イオンビームと生体分子の反応初期過程の比較
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16K05015
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
間嶋 拓也 京都大学, 工学研究科, 准教授 (50515038)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 高速重イオン / 微小液滴 / 質量分析 / 多重電離 / 分子解離 / 生体分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）微小液滴標的を用いた研究では，まず，モデル分子のひとつとして研究を行なっていたメタノール液滴標的からの正・負の二次イオン種の測定を進め，照射する炭素イオンの入射エネルギーに対する依存性を解析した．イオン種ごとの依存性の違いを明らかにし，その結果を英文誌で発表した．次に，本研究の主目的である生体分子のうち，最も単純なアミノ酸であるグリシンを溶解させた水液滴を真空槽内に導入し，炭素イオン照射に伴う正・負の各二次イオン種の収量を得た．その入射イオンエネルギー依存性について，英文誌で発表した．これらの測定の中で，液滴から放出される生成イオンのうち，正の解離イオンについては，同時に大量生成される気相分子由来のイオンのピークが重なるため，検出感度や信頼性が著しく下がってしまう問題が明らかになった．この問題を解決するため，新たに「前方散乱イオン相関測定法」を開発した．エタノール液滴標的を用いて，本手法の検証を行い，埋もれていた正の解離イオン種の分析が可能であることを明らかにした．また同時に，本手法を用いることによって，サブミクロンサイズの液滴との衝突に関する知見を選択的に得られることも明らかになり，これらの結果について学会発表を行なった．現在，英文誌への投稿を準備中である．
（２）微小液滴標的からの二次イオン測定結果の分析を進める中で，これまでに予想されていなかった気相分子由来のイオン種の生成を新たに発見した．これは，従来の気相分子標的に対する測定システムでは確認できないものであった．そこで，気相分子標的を用いた実験では，これらの新たに発見されたイオン種の分析を行うため，その分析に特化した測定・解析手法を確立した．その後，様々な炭化水素やアルコール分子などについて系統的な測定を行い，その傾向を確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
（１）微小液滴標的を用いた研究では，目的としていた生体分子のひとつである，グリシンを溶解させた液滴に対する測定を行い，正・負の生成物イオンの分析を実現した．特に前述のように，通常の測定では，大量の気相分子由来のイオンによって，正の解離イオン種の分析が阻まれるという問題が判明したが，過去の気相分子に対する実験で培ってきた多重同時測定の技術を応用することにより，この問題を速やかに解決することができた．また，この相関測定法を用いることにより，衝突した微小液滴のサイズに関する情報も同時に得られたため，サイズ微小化の効果も検証でき，目的とする測定を概ね遂行することができた．
（２）気相分子標的を用いた研究では，前述のように，これまでに想定されていなかった新たなイオン種の生成について，その傾向を確認できた．これらのイオン種の生成については，本研究によって初めて明らかになったものであり，その測定・解析手法の確立や各種分子に対する測定は，本研究の内容を発展的に補完するものであるが，これらの実験のために追加の時間を費やした．以上の理由により，全体として「やや遅れている」と評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）微小液滴標的を用いた研究では，エタノール分子を用いて開発した「前方散乱イオン相関測定法」の結果について，英文誌への投稿を進める．また，装置の細かな改善を行いながら，生体分子に関する測定をさらに進める．特に，グリシン分子に対して，前方散乱イオン相関法を適用した測定を進め，正の解離イオンを含めた分析とサイズ効果の検証を行う．
（２）気相分子標的を用いた研究では，前年度に確認した新たなイオン種の測定結果を踏まえ，それらの測定も新たに考慮に加えた測定システムの改良を行う．気相グリシン分子などに対して実験を行い，多重同時測定の結果の解析から，多重電離に伴う解離ダイナミクスに関する知見をまとめる．さらに，微小液滴標的からの生成物イオンとの比較を行い，孤立単分子の解離過程と溶媒環境下での初期反応過程の違いを調べる．
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| Causes of Carryover |
当初の計画では，運動量画像分光システムの改良を完了させ，孤立気相分子に対する測定の高度化を実現する予定であった．しかし前述のように，微小液滴標的を用いた測定結果の分析を進める中で，これまでに予想されていなかった気相分子由来の新たなイオン種の重要性が発見された．これまで知られていない重要な現象であり，また測定システムの設計にも影響する問題であると判断し，従来システムを用いた前述の予備測定を優先させたため，本システムの改造にかかる費用等が次年度使用額として生じた．主に，測定システムの改造や消耗部品の更新に用いる予定である．
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