传递分析的接力棒

——访 HORIBA 技术工程师 Mayu Morita 和 Morihiko Onose,初步分析阶段化学分析团队成员

对隼鸟2号探测器从小行星“龙宫”收集的样本的初步分析始于2021年6月。在特别访谈的第三部分,我们采访了 HORIBA 集团的分析工程师 Mayu Morita 和 Morihiko Onose,他们是北海道大学 Hisayoshi Yurimoto 教授领导的化学分析团队的一员,从事无损分析。我们询问了他们在初始分析方面的工作,以及更普遍地询问他们作为分析工程师的想法。(采访于2021年9月进行)

问:你是如何参与到龙宫样本的分析中来的?

Morita:

2018年冬天,东京理科大学和化学分析团队的Izumi Nakai博士正在寻找一家制造分析测量系统的公司,该公司能够通过X射线荧光分析分析Ryugu样品中所含的化学元素的类型和数量。 但很明显,只有一分钟和宝贵的数量可以使用。由于HORIBA的X射线荧光分析仪具有出色的性能,并且在微量分析中表现出高精度,因此我们提出了一种新的分析方法和一种新颖的样品池,能够利用这些优势来有效地分析微量。由于这项提议,我被任命为化学分析小组的成员。

*1 X射线荧光分析:一种分析方法,用于确定物质中存在的化学元素的类型和数量,方法是用X射线照射,然后捕获产生的光发射,称为“荧光X射线”,这是每种元素独有的。

问: 最初是如何为分析做准备的,当决定要从事龙宫小行星的样品分析时,感觉如何?

Morita:

隼鸟2从龙宫带回的样品总量为5.4克。然而,有几组样品分发给每组用于不同的分析目的,其量从1mg到25mg不等。虽然微量分析是HORIBA X射线荧光分析仪的强项之一,但我们通常使用大约5g来对沙质样品进行定量分析。因此,我们的第一个挑战是如何仅使用1毫克样品进行精确测量。我开始考虑1毫克是多少,以及Ryugu的沙子可能含有哪种物质,
此外,不仅在分析过程中,而且在运输过程中都需要保护样品。我从头开始开发了一种特殊的细胞,以确保即使使用不同的分析仪也能提高定量准确性,并降低交叉污染的风险。我曾多次测量过地质标准,这些标准被认为与龙宫沙子的性质相似。我继续努力改进测量方法和特殊细胞。有时我感到有点沮丧,特别是当事情没有像我希望的那样发展时,但我只是不断告诉自己“再试一天”,最终事情解决了。当正式决定我们将与最初的分析团队合作时,我感到非常高兴。在那之前,我一直在想龙宫很长一段时间。

Onose:
化学分析团队最初计划仅使用X射线荧光分析进行化学元素分析。但为了更全面地研究其组成,HORIBA向Yurimoto博士提出了拉曼光谱的额外使用。在2020年6月左右,我与东京理科大学的Hiroharu Yui博士开始了关于拉曼光谱分析的深入讨论。然后,在2021年4月,我决定在京都的HORIBA分析解决方案广场进行拉曼分析,那里也将进行X射线荧光分析。虽然我曾梦想做这样的分析,但当做出决定时,我感到很惊喜。

我还参与了HORIBA开发的特殊细胞的改进。我的角色是反馈,如果我们也能用拉曼光谱仪顺利测量样品。在HORIBA分析完成后,化学分析团队的其他成员接管了分析,所以我继续与团队合作,并与HORIBA的开发和设计人员合作,以改进细胞。

问:在进行分析操作有什么感想?

使用X射线荧光分析仪定性和定量分析Ryugu样品中的化学元素。

Morita:

现在我感到松了一口气,因为分析工作已经成功完成。在最初的分析中,很多人都在分析同一个样品,所以我们需要确保样品没有受到任何污染。压力非常大,但值得庆幸的是,我们能够在良好的条件下将样品传递到下一阶段的分析中。

Onose:

基于X射线荧光分析结果,我们使用拉曼光谱仪来分析我们想要更详细检查的样品部分的成分和结构。作为微量微量的微量分析技术,拉曼光谱甚至比X射线荧光分析更好,因此即使1mg也足够大。正如森田所指出的,最大的困难是在处理样品时防止污染。

我遇到的一个谜团是,在某些情况下,在拉曼光谱法下显示相同物理结构的Ryugu样品在显微镜下看起来完全不同。我期待着看到初步分析的全部结果。

问:目前在做什么类型的工作?

拉曼光谱分析根据分子结构的差异识别矿物类型。

Onose:

除了HORIBA进行的分析之外,化学分析团队还进行了各种分析。在团队内部,我们正在验证和讨论不同分析方法的结果是否彼此一致。初步分析将持续到2022年6月,因此我将尽最大努力帮助使分析数据尽可能具有科学价值

 

问:通常在做什么样子的工作呢?

Morita:

我的常规工作是为考虑购买HORIBA产品的客户提供产品演示,并提供合同分析服务,如分析客户送来的样品并提供数据。客户给我们发送测试样品,我们一起讨论结果。小野通常分析半导体和电池相关材料,以及化妆品,以支持客户的研发,而我则做各种样品,以支持他们的质量控制,包括食品和汽车零部件。我们都有一个共同的想法:我们的目标是用我们的解决方案支持客户公司。

问: 是什么激发了你对科学的追求?又为什么选择在HORIBA工作?

Morita:

当我还是个小孩子的时候,我就很好奇,问了很多问题。

我之所以从事自然科学的工作,是因为我高中的数学老师很有启发性。在解决考试中的问题时,他总是从定义术语或证明一个定理开始。当我问他:"我也需要做这种不必要的事情吗?"他神情严肃地回答:"当然,是的。虽然你自己没有证明,但你怎么会在你的答案上使用它呢?自己去证明吧。那么,即使是明显的事情,你也必须质疑。" 从那时起,我就想用自己的眼睛调查事情,而不仅仅是质疑,这种精神促使我学习科学。每当我遇到一个需要努力解决的问题时,我就会想起我的数学老师教我的东西。我先把它分解成问题,在头脑中定义每个问题,然后证明它们。我仍然将这种方法运用到我的日常工作中。

在研究生院,我主修的是分子生物学。分子生物学通常涉及相对定性的评价,但随着我做的研究越来越多,我感到有一种冲动,想做更多的定量测量。这种感觉驱使我在HORIBA工作。它是一家全球性的公司,这也是我选择HORIBA的一个原因。

Onose:

我从小就对生物感兴趣,所以我想追求科学。我花了很多时间和我的朋友们一起猎取虫子。在高中,我特别喜欢化学。我喜欢学习那些我曾经困惑过的东西到底是如何运作的,以及某些现象发生的逻辑原因。在大学里,我利用衍射光栅研究蛋白质的结构变化。我加入HORIBA是因为我想为一家以光为基础的分析设备制造商工作,这是我在大学专业领域的核心课题。

问: 分析对你们两个人来说意味着什么?

Onose:

我相信分析对研发非常重要。在大学期间,我实际上有建造一个分析器的经验,以促进我的研究。参照一些文献,我组装了一个光源、检测器和其他部件,但这是一个耗时和困难的过程。通过这一经历,我觉得要做一些事情来帮助确保研发工作不会因为缺乏分析设备或没有能力处理这些设备而中断或减慢。我还想帮助创造机会,让更多的人能够获得分析数据。

Morita:

在分析领域,我们扮演的是 "分析工程师 "的角色。在HORIBA,我们把分析工程师比作一级方程式赛车手。HORIBA的分析仪就像赛车,而赛车的司机就是分析工程师。一个一级方程式赛车手如果不了解汽车的特性和原理,也不知道如何把车开好,就不可能赢得比赛或用他们的驾驶技术让人眼花缭乱。以类似的方式,我认为我们必须充分利用分析设备,产生优秀的分析结果并与他们的客户分享。在整个项目中,我们对龙宫样品慢慢地、试探性地开始了 "比赛",并不了解赛道,但总的来说,我们总是需要采取同样的方法;用HORIBA分析仪尽力而为,彻底调查样品,并接近更好的分析结果。在化学分析组和研发设计部同事的配合下,我认为我们作为一个团队成功地争取到了更高的目标。

问: 当你回顾这个项目时,会有什么感想吗?

Morita:

我代表HORIBA的所有员工,首先要再次对参与初步分析的宝贵机会表示感谢。我也感谢一些人对我的支持和帮助。在整个项目中,我学到了很多东西,并得到了Yurimoto博士和其他教授们的指导。而在我们进行初步分析的过程中,我们也收到了来自公司外部人士的温暖的支持信息。这些信息极大地鼓舞了我们,帮助我们富有成效地完成了分析工作。

问: 你会给那些热爱科学的人和将要领导下一代的孩子们什么启示?

Onose:

我最初对科学的兴趣是由我对生物的热爱引发的。这使我开始涉足各个领域,包括最先进的材料和龙宫小行星样本的科学研究。在做分析时,我为自己的问题寻找答案,如 "这个区域的结构是什么?","为什么会这样?"。这种快乐的感觉类似于我在高中时的满足感,当我突然弄清了我所疑惑的一些自然现象的原因。如果这个项目能够激发更多的人对科学的兴趣,那就太好了。