2018 Fiscal Year Annual Research Report

Time-resolved scanning molecular probe microscopy

Research Project

Project/Area Number	18H01872
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	松本卓也大阪大学, 理学研究科, 教授 (50229556)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	大塚洋一大阪大学, 理学研究科, 助教 (70756460)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	走査プローブ顕微鏡 / 質量分析法 / 時間分解計測 / パルス光励起 / キャピラリイオン化
Outline of Annual Research Achievements	キャピラリ質量分析を原子間力顕微鏡として動作させることに注力した。既存のキャピラリ質量分析装置は、キャピラリを振動させながら表面をステップモータで動かして、表面をスキャンする装置である。これを原子間力顕微鏡のように利用するために、１．キャピラリのたわみと振動振幅を検知する光てこ方式の位置センサーを組み込み、２．スキャンを精密に行うXYピエゾスキャナを装備した。次に、３．高さ方向の制御を行うためのZピエゾを装備し、４．フィードバックコントローラによる制御を行う。これらをシステムとして機能するように構成し、キャピラリを探針として、原子間力顕微鏡と同様にトポグラフ画像を得た。顕微鏡として動作を行うときには、キャピラリを振動しながら表面のスキャンを行う。このとき、ナノスケールの液架橋が短時間に形成と断裂を繰り返すが、ダイナミックな振る舞いは極めて複雑である。そこで、今年度は、振動法による顕微測定を行う前に、キャピラリをゆっくり表面に接触し、そのあと、引き離す際の液架橋の生成と断裂と質量分析信号との関係を明らかにする実験を行った。その結果、イオン化は液架橋の断裂のあと、0.2秒程度の時間を置いて瞬間的に起こることがわかった。溶媒の粘性を大きく変えても、大きな変化はないことがわかった。この結果は、時間分解走査分子顕微鏡の実現に向けて、分子種生成に対するキャピラリー運動をタイミングを制御することにより、時間分解測定が可能であることを明らかにした。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 初年度に計画した１．キャピラリ質量分析法において、走査プローブ顕微鏡と同様のXYZスキャンで行い、特定イオン種検出による表面トポグラフを得る。２．フォースカーブ測定を行い、キャピラリ－試料間の位置関係とイオン化のタイミングをつかむことの２点に成功したので、順調に進展している。
Strategy for Future Research Activity	本年度の成果を基礎として、次のステップとして１．キャピラリーフォースカーブを用いた、接触状態の制御２．時間分解分子検出に向けた、試料の確立について研究を進める。