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2020 Fiscal Year Research-status Report

金属クラスター湿式合成メカニズムの気相分光による解明

Research Project

Project/Area Number 19K15507
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

村松 悟  広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 助教 (40837796)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords金属クラスター / 極低温分光 / 光解離分光 / イオントラップ / 飛行時間型質量分析 / エレクトロスプレーイオン化
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,配位子によって表面保護された金属クラスターの湿式合成メカニズムを気相分光によって明らかにすることを目的としている。具体的に,合成系中に生成する中間体を気相中に導入・質量選別し,気相分光法を適用することでその構造を調べることを目指している。特に本研究では,そのために必要な新規エレクトロスプレーイオン化-極低温光解離分光装置を設計・製作することに取り組んでいる。2020年度は以下の成果を得た。
(1) 四重極イオントラップ(QIT)中に捕捉されたイオンを高効率に検出するための飛行時間型質量分析計の改良を行った。具体的に,イオン加速電極およびイオン光学系をイオン光学シミュレーションに基づき設計し,それらを製作し,装置に実装した。
(2) 昨年度に設計を行ったQITユニットの製作を進め,装置に実装した。QITをヘリウム冷凍機に接続することで~4 Kまで冷却することができるようになっており,バッファガスを介したトラップ内イオンの冷却が可能である。
(3) 上記(1), (2)を組み合わせ,動作確認を行った。エレクトロスプレーイオン化(ESI)法によって真空装置内に導入された種々のイオンを対象に,それらを(2)のQIT中に捕捉して(1)の電極系を備えた質量分析計を用いて検出する(質量スペクトルを取得する)ことに成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

年度始めにイオントラップを導入した際には,捕捉された試料イオンを検出することができず,当初の想定以上の時間をかけた試行錯誤を要した。しかし,最終的に飛行時間型質量分析計の構造を精査することでイオンの検出を達成し,今では種々の試料の分析が可能となった。このように装置開発は着実に進行しており,おおむね順調な進展と判断した。

Strategy for Future Research Activity

QIT中のイオンに対する光解離分光を実現する。具体的に,イオン捕捉中のQIT内にレーザー光を照射し,そこで生成する娘イオンの質量分析を行うことができるように装置の立ち上げを進めていく。レーザーは現有のものを使用できる環境が整っている。最終的には,エレクトロスプレー法で真空導入した金属クラスターおよびその合成中間体の紫外・赤外スペクトルを取得することで,その構造を決定することに挑む。

  • Research Products

    (6 results)

All 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] 極低温イオントラップで拓く気相分子分光学2021

    • Author(s)
      村松悟
    • Journal Title

      化学と工業

      Volume: 74 Pages: 220~221

  • [Journal Article] Induced Fit of Crown Cavity to Ammonium Ion Guests and Photoinduced Intracavity Reactions: Cold Gas-Phase Spectroscopy of Dibenzo-18-Crown-6 Complexes with NH4+, CH3NH3+, and CH3CH2NH3+2020

    • Author(s)
      Kubo Mayuko、Kida Motoki、Muramatsu Satoru、Inokuchi Yoshiya
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry A

      Volume: 124 Pages: 3228~3241

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.0c02341

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electronic States and Nonradiative Decay of Cold Gas-Phase Cinnamic Acid Derivatives Studied by Laser Spectroscopy with a Laser-Ablation Technique2020

    • Author(s)
      Iida Yuji、Kinoshita Shin-nosuke、Kenjo Seiya、Muramatsu Satoru、Inokuchi Yoshiya、Zhu Chaoyuan、Ebata Takayuki
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry A

      Volume: 124 Pages: 5580~5589

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.0c03646

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Conformation of K+(Crown Ether) Complexes Revealed by Ion Mobility?Mass Spectrometry and Ultraviolet Spectroscopy2020

    • Author(s)
      Tainaka Sota、Ujihira Tomoyuki、Kubo Mayuko、Kida Motoki、Shimoyama Daisuke、Muramatsu Satoru、Abe Manabu、Haino Takeharu、Ebata Takayuki、Misaizu Fuminori、Ohshimo Keijiro、Inokuchi Yoshiya
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry A

      Volume: 124 Pages: 9980~9990

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.0c09068

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Penta-coordinated hypervalent carbon compounds in the gas-phase: photodissociation spectroscopy and ion mobility spectrometry2020

    • Author(s)
      村松悟、大下慶次郎、木田基、Yuan Shi、美齊津文典、山本陽介、井口佳哉
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
  • [Presentation] Structural characterization of hypervalent penta-coordinated carbon compounds by photodissociation spectroscopy and ion mobility mass spectrometry2020

    • Author(s)
      村松悟、大下慶次郎、木田基、Yuan Shi、美齊津文典、山本陽介、井口佳哉
    • Organizer
      第68回質量分析総合討論会

URL: 

Published: 2021-12-27  

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