Development of GC-GC-IRMS

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H00185
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Chikaraishi Yoshito 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (50455490)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古川 善博 東北大学, 理学研究科, 准教授 (00544107) ; 滝沢 侑子 北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (90822536)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 安定同位体比 / 微量分析 / 2次元クロマトグラフィ

Outline of Final Research Achievements

In this study, we introduced a two-dimensional gas chromatograph system into a gas chromatograph-isotope ratio mass spectrometer (GC-IRMS) to develop a GC-GC-IRMS. The GC-GC-IRMS developed have achieved the great improvement of (1)the chromatographic separation of compound peaks and (2) the sensitivity of stable isotope ratio analysis. Based on the results of this study, the GC-GC-IRMS can achieve a highly sensitive isotope ratio analysis by approximately 500 times compared to the commercial GC-IRMS, such that we can measure stable isotope ratios for 0.1nmol carbon and 0.04nmol nitrogen of organic compounds in biological and geological samples.

Free Research Field

有機地球化学，同位体生態学，同位体生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでGC-IRMSを用いた研究手法には，(1) GCクロマトグラム上での有機化合物のピーク分離が非常に難しいこと，(2) 測定に必要な試料量が多いこと，の2点の重大な欠点があった。しかし本研究により，上記の(1)と(2)を同時に解決するGC-GC-IRMSが完成したことで，本手法の応用範囲は劇的に広がったと考えている。これは，生物・生態系とその生合成・代謝系の機能や進化，地球生物圏における有機物・エネルギー循環，宇宙空間や初期地球における有機物生成や生命の起源に関連した研究など，幅広い分野で，本分析方が利用できることを意味し，様々な分野への大きな波及効果が期待できる。