天游线路检测中心 我希望能够可视化聚合物的外观

采访 11

国立产业技术综合研究所
功能化学研究部副研究主任
博士。佐藤弘明

我希望能够可视化聚合物的外观

30 年来，佐藤博士一直密切参与质谱仪的发展，并通过最大限度地提高聚合物性能来阐明聚合物领域正在发生的事情。融入这些知识的评估方法即将给化学工业带来新的动力。

聚合物很有趣，因为你永远不知道会产生什么

“聚合物分析很有趣，因为它揭示了很多东西。在钓鱼方面，您永远不知道会钓到什么。”

这是日本产业技术综合研究所的 Hiroaki Sato 博士在笑。他的专业是分析化学。

在学生和博士后期间，他一直致力于质谱仪的研究，涉足科学、工程和农业领域。分析对象广泛，包括阻燃工业原料、农药助剂、农用地膜材料、蛋白质、微生物等。

“我希望能够直观地看到聚合物的样子。我一直都是这样想的。即使分析的目标发生了变化，我们所做的事情都是一样的。我总是想出一些想法，想知道发生了什么以及我们如何研究它。”

我们在拆卸过程中付出了特别的努力。他一直从事塑料热分解、农药助剂生物降解、有机物环境动力学等方面的研究，30年来一直面对着当时最高性能的质谱仪，挑战设备的极限。对于佐藤博士来说，质谱仪是一种熟悉的工具。

“在许多不同的领域工作过之后，我想我已经能够了解质量变化时会发生什么。你看不到分子本身，但如果你看到质量变化，你就可以知道发生了什么样的反应。质谱仪是一个神奇的工具，可以告诉你这一点。”

改变世界的质谱仪

2010年，一台质谱仪原型机交付给佐藤博士。该装置由 JEOL 制造，通过将从样品中解吸的离子发送到螺旋轨迹，与传统装置相比，成功地显着延长了飞行距离。离子每单位时间的飞行距离根据离子的质量而变化。因此，通过检测飞行距离（飞行时间）的差异，就能一目了然地看出其中含有何种分子、处于何种状态。然而，质量差异非常小的离子有时会在质谱中一起出现为单个峰，这一直是质谱分析中长期存在的问题。

为了解决这个问题，制造商一直致力于增加飞行时间。如果我们把它比作田径跑道，即使差异很小，在 50 米处无法察觉，但如果你以相同的速度跑 100 米或 200 米，差异就会很明显。通过在同一航线上来回发送离子或绕离子运行来“拉距”的方法在提出时据说是创新的，因为它实际上可以无限延长飞行距离，但它产生了超车问题，即轨道后面的离子会首先被检测到，这并不是根本解决方案。

JEOL 开发的以螺旋形状发送离子的方法解决了超车问题，尽管飞行距离有限。预计分辨率和精度将提高一个数量级。

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在分子水平上“保证”聚合物质量

当时，佐藤博士转到功能化学研究部。他被任命为研究组组长，作为一项新举措，他创建了一种从多个角度诊断和评估材料的解决方案。

“放眼整个化学行业，新材料的开发投入了大量的精力，优秀的产品层出不穷。另一方面，成品材料和产品的评价研究却没有取得太大进展。功能化学研究部已经拥有物理性质和光谱分析等各种技能的人才。我提出，如果再加上我通过观察和评价分子所培养的知识，就可以以一种更科学的方式对它们进行诊断和评价。包。”

当然，每个公司都会评估成品。然而，它通常仅限于评估物理特性。例如，有一个规范说“应该使用聚酯作为材料来制造具有这种硬度的东西”，如果硬度符合规范，则通过检验。然而，在实际的材料制造现场，如果在制造过程中硬度似乎偏离规格，则可以通过混合材料或通过混合具有不同数量的重复结构的聚酯来调整硬度以满足规格。此外，使用聚酯制造零部件的制造商从多家聚酯制造公司（包括海外公司）采购产品。尽管它通过了规格，但它处于“许多具有不同分子结构的物质混合在一起”的状态（佐藤博士）。

在这种情况下，即使零件暂时通过了检验，零件制造过程中的成品率也可能极低，或者即使投放市场，使用一段时间后也可能会明显劣化。

“如果将其应用到高分辨率质谱仪中，即使是相同的聚合物，您也可以检测到重复结构或末端基团的最细微差异。换句话说，您可以一眼看出来源。”如果我们能够做到这一点，材料制造商将能够放心地发送他们的产品，产品制造商将能够安心地使用它们。这将使我们能够提高整个供应链的生产和质量控制的准确性。”他强调道。

发布时间：2021 年 10 月

产品信息

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