気相金属クラスター分光を革新する高密度イオントラップの開発

开发出彻底改变气相金属簇光谱的高密度离子阱

• 批准号: 22KJ2391
• 负责人: 飯田 岳史
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2391/
• 关键词: イオントラップ; 金属クラスター; Whispering Gallery; 水滴; ラマン分光

概ね研究計画に沿って研究を進めている。線形イオントラップに高密度に捕捉した銀2量体イオンを例として、トラップ内のイオンの密度分布の探求を第一に進めた。イオン光学系シミュレーションソフトを高度に利用し、イオン間の電荷反発の影響や、イオンの温度制御のために導入された干渉ガスの影響も考慮した数値解析手法を開拓した。その結果、過去の実験研究のトラップ稼働条件にならったシミュレーション条件を設定して、実験で報告された局所的なイオン密度の空間分布を定量的に再現することに成功した。この数値解析手法で、実験がまだなされていない極低温下でのイオン分布の予想を行い、精密分光を狙いとするイオントラップの最適化に向けた成果を上げた。この成果を国際会議で発表するとともに、国際学術誌へも投稿し、現在査読を受けている。さらに、原子・分子のイオン種よりもはるかに大きな、マイクロメートルサイズの水液滴をも研究対象に入れ、その蒸発速度を長時間にわたって測定するなど、イオントラップの発展的な利用に展開した。特にレーザーを照射した際に発生するラマン散乱光が液滴外周に共鳴するWhispering Gallery Modeの解析に取り組み、液滴サイズの精密計測法の開発を進めた。この成果は、ナノ学会で優秀ポスター賞を受賞しており、高く評価されている。一方で、イオン集束性能を高めた飛行時間型質量分析計の設計を行った研究をナノ学会会報に寄稿し、これまでの成果の発信を行った。以上の通り、イオントラップを高度に用いた研究を多岐にわたって進展させた。

研究通常按照研究计划进行。我们首先使用在线性离子陷阱中以高密度捕获的银二聚体离子来探索离子在陷阱内的密度分布。使用高离子光学仿真软件，我们开发了一种数值分析方法，该方法考虑了离子之间电荷排斥的影响以及引入了控制离子温度的干扰气的影响。结果，将模拟条件与以前的实验研究的陷阱操作条件保持一致，并定量复制了实验中报道的局部离子密度的空间分布。这种数值分析方法预测了尚未进行过实验的极低温度下的离子分布，并获得了优化针对精确光谱的离子陷阱的结果。这项成就是在国际会议上提出的，还提交给国际学术期刊，目前正在同行评审。此外，研究对象中已经包括了比原子和分子离子物种大得多的微米大小的水滴，并且在很长一段时间内测量了蒸发速率，从而发展了离子陷阱的发育使用。特别是，我们致力于分析耳语画廊模式，其中用激光与液滴的外围外围产生的拉曼散射光产生，并开发了一种测量液滴尺寸的精确方法。由于他在纳米农业学会获得了卓越海报奖，因此这项成就受到了高度赞扬。另一方面，他为纳米机构协会的新闻通讯做出了贡献，其中包括设计飞行时间质谱仪的研究，以改善离子焦点的性能，并到目前为止寄出了结果。如上所述，使用离子陷阱的研究已经在各个领域进行了开发。

项目成果

飛跡シミュレーションを用いた線形イオントラップ内のイオン分布解析

使用轨迹模拟分析线性离子阱中的离子分布

• 发表时间: 2021
• 作者: 飯田岳史;寺嵜 亨
• 通讯作者: 寺嵜 亨

Ion trajectory simulation for clusters stored in linear multipole ion traps

对存储在线性多极离子阱中的簇进行离子轨迹模拟

• 发表时间: 2023
• 作者: Takahashi Rina;Gao Pan;Kubota Koji;Ito Hajime;T. Handa and A. Terasaki
• 通讯作者: T. Handa and A. Terasaki

Reflectron time-of-flight mass spectrometer with improved convergence of an ion beam

改进离子束会聚性的反射飞行时间质谱仪

• 发表时间: 2021
• 作者: T. Handa;T. Horio;M. Arakawa;and A. Terasaki
• 通讯作者: and A. Terasaki