Mechanisms for the formation of nucleobases by ion collision reaction on the low-temperature interstellar dust analogs

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04045
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
• Research Institution: Osaka Metropolitan University (2022); Osaka Prefecture University (2020-2021)
• Principal Investigator: Iwamoto Kenichi 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 講師 (00295734)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: イオン分子反応 / イオン移動度 / 核酸塩基

Outline of Final Research Achievements

We designed a new experimental technique that combines ion-molecule reaction and ion-surface collision reaction. This new technique planed as the uracil ion formation for prebiotic chemical reaction. In order to investigated the reaction, we have developed a new ion-bender device, developed an ion-molecule reaction chamber using an ion funnel device, and developed a surface desorption method using metastable atom collisions. In particular, we confirmed the performance of structure analysis by ion mobility spectrometer for small organic molecules. For ion-molecular reaction products, some isomers were separated using additives. As a preliminary experiment for ion-molecular reaction products, we successfully separated the isomers using an additive during the reaction.

Free Research Field

物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生体関連分子である核酸塩基の生成過程を前生物学的化学反応によって明らかにすることができれば、地球外環境での生体関連分子の生成に関する知見が得られる。本研究では、ウラシルの前生物的な化学反応として、星間空間で観測されているイオンを用いたイオン分子反応と星間塵表面に類似した低温表面を混み合わせた新しい反応を行い、生成物の構造をイオンモビリティ分析計によって特定するという実験を計画した。低温表面反応の実験は未達成であるが、それ以外の要素技術の開発に成功した。イオン分子反応によって異性体が生成した場合、反応速度の違いを利用した添加物を導入することで異性体分離が可能であるという実験結果を得た。