2017 Fiscal Year Research-status Report
Laser-induced fluorescence and solvent effects of gas-phase isolated ions
| Project/Area Number |
17K05759
|
|---|
| Research Institution | University of Hyogo |
|---|
Principal Investigator |
本間 健二 兵庫県立大学, 物質理学研究科, 特任教授(名誉教授) (30150288)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 孤立分子状態イオン / レーザー誘起蛍光スペクトル / 分散蛍光スペクトル / 高振動励起状態の発光 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
エレクトロスプレーイオン化(ESI)法はソフトなイオン化法として、生体高分子などの質量分析に広く用いられている。本研究は、ESI法によって気相中に単離されたイオン種に、発光を観測する分光法（レーザー誘起蛍光（LIF）法、分散蛍光法(DF)）を適用し、電子励起状態のエネルギーやダイナミクスを観測するための、一般的な方法として確立することを目的としている。
本年度は、(1)エレクトロスプレー(ESI)－イオンファネル(IF)－イオントラップ(IT)－飛行時間型質量分析計(TOFMS)を用いて、ESI法によって初めて気相中に取り出すことの可能になったイオン種のLIF観測およびDF観測を行い、適用できるイオン種を拡張する。(2)付着溶媒分子数を制御する手法を確立することを目標として研究を進めた。
分子吸光係数も大きく、発光の量子収率もほぼ1.0であるレーザー色素、ローダミン590を用いて、LIF観測の条件を調整し、これまで観測されている可視光の吸収帯だけでなく、紫外領域の吸収に対応するLIFスペクトルの観測に世界で初めて成功した。また、それぞれの吸収帯における励起に伴うDFスペクトルの観測に成功した。DFスペクトルは、溶液中と異なり、励起波長に依存することが明らかになった。これは、溶媒分子との衝突による振動緩和をうけないため、第1電子励起状態の振動励起した状態からの発光が観測されたものと考えられる。従って、紫外光励起では、これまでほとんど観測されたことのない第1電子励起状態の高く振動励起した状態からの発光が観測され、励起波長を更に短波長にすると、電子エネルギーを上回るような振動エネルギーをもった振動励起状態からの発光の観測も実現できると考えられる。
付着溶媒分子数の制御については、いくつかの方法を試みたが、まだうまく溶媒分子が付着したイオンの観測には成功していない。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
孤立分子状態にあるイオンとして、ローダミン系のレーザー色素イオンについて、レーザー誘起蛍光スペクトルおよび分散蛍光スペクトルの観測に、ナノ秒レーザーを用いて初めて成功した。特に、ナノ秒レーザーの特徴といえる波長変換の容易さ、短波長光の発生を利用して、ローダミン系のレーザー色素イオンの紫外吸収に伴う、発光を初めて観測することができた。これは、非常に高く振動励起した電子励起状態の発光を観測する新しい可能性を提供している。
当初の計画では、タンパク質イオンに最終的に適用するために、266nmの短波するレーザーを購入し、それを用いた発光観測をする予定であったが、この点では計画を変更した。つまり、タンパク質イオンは多価イオンであり、現有のイオントラップを用いてもクーロン反発が強く、期待通りの濃度を積算することが難しいと考え、より基本的な発光性残基の発光を、励起波長を変えて観測する必要性があると考えた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、(1)29年度に成果をあげた、レーザー色素イオンの更に高い電子励起状態について、LIFおよびDFスペクトルの観測を目指し、それによってダイナミクスの解明を目指す。(2)付着溶媒分子の制御と、それによる段階的な溶媒効果の実験的解明を引き続き追求する。鍵になるのは、余剰エネルギーをいかに効率よく取り除くかにあるので、イオンファネル内に「溶媒蒸気」を導入するなどの計画を行う。(3)チトクロームｃなどのタンパク質に含まれる発光性の残基であるトリプトファンなどにエレクトロスプレーイオン化-イオントラップ-レーザー誘起蛍光法（ESI-IT-LIF）を適用し、発光によって観測することを引き続き目指す。特にその励起波長依存性及び解離過程との競争など、吸収後のダイナミクスの解明を目指す。しかし、「進捗状況」で述べたように、チトクロームｃなどのタンパク質については、発光観測を可能にする濃度を実現することが困難な可能性が高いため、予てから計画していた海外の研究者との共同研究を行い、ドリフトチューブ-質量分析計によるコンフォーメーション変化の直接観測も追求する。
|
Research Products
(8 results)
