2023 Fiscal Year Final Research Report

Development of novel ultra-high-sensitive soft ionization by nanostructure and photo enhancement

Research Project

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Project/Area Number	21K04808
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 28010:Nanometer-scale chemistry-related
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	OSUGA Junichi 大阪大学, 大学院理学研究科, 特任研究員(常勤) (10817232)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	松尾保孝北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (90374652) 古谷浩志大阪大学, 科学機器リノベーション・工作支援センター, 准教授 (40536512) 豊田岐聡大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (80283828)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	光励起 / レーザーイオン化 / ナノ構造 / 金属薄膜 / MIM構造
Outline of Final Research Achievements	In this study, we aimed to develop an efficient ionization device based on the effects of optical excitation and nanostructures.　We created a substrate with a nanostructure, placed a metal layer such as gold or an insulating layer on its surface, and verified the ionization of the target compound. Professor Matsuo's group at Hokkaido University's Institute of Electronics has created various nanostructures made of stacked metal thin films. A glycine aqueous solution was dropped onto this device as a model sample, air-dried, and the ionic strength was measured using an existing laser ionization device. It was found that the ionic strength increases in the order of Si < Gold < MIM. Although the detailed principle of ion enhancement is still under investigation, the ion strength varies depending not only on the nanostructure but also on the type of laminated metal and the introduction of the insulator layer, so it can be expected to be put to practical use as a new ionization device.
Free Research Field	質量分析法
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	従来の表面支援レーザーイオン化法（SALDI）では、光とナノ構造の相関による脱離機構と気相でのイオン分子反応（あるいは分子分子反応）による電荷のやり取りによってイオン化効率を議論されてきたが、今回、ナノ構造以上に積層する金属層の種類や絶縁層がイオン化に大きく関与することが分かった。ここからすぐにイオン化機構についての理論化は難しいが、従来見落とされてきた光励起による何らかの効果がイオン強度増大をもたらしていると示唆される。このことにより、従来法で効率よくイオン化できていなかった化合物のソフトイオン化をおこないうる基板開発へつながると考えられる