光ホログラム電極を用いる電極反応の高感度モニタリング

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05650822
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 馬場 凉 東京大学, 工学部, 助手 (70198951)
• Keywords: ホログラム / 電極反応 / 化学計測 / 光学定数 / 回折光強度

Research Abstract

本研究では、ホログラフィックな手法を用いて電極界面で進行する種々の反応をその場観測するためにいくつかの酸化還元モデル反応を用いて実験的に検討し、手法としての確立を目指すことを目的とした.実際に得られた結果をまとめると以下の様になる.
1.固定型ホログラム電極の作成とその特性評価
固定型ホログラム電極では、金属蒸着膜などで被覆したガラス基板上に市販のフォトレジストをスピンコート法により塗布し、これに紫外線レーザー(He-Cdレーザー)からの二光束干渉光を照射して作成する.この際、電極反応を行わせるためには下地金属などが露出するようにレジストの膜厚、露光条件などを最適化する必要があり、電子顕微鏡観察とのフィードバック等により作成条件の最適化を図ることができた.また、作成した電極を用いてメチレンブルーなどの酸化還元反応を行い、ホログラム電極が水溶液中で安定に動作する電位範囲が概ね-1.0〜1.0V vs.SCEであることがわかった.
2.電極/溶液界面の構造の理解とホログラム電極法の最適化
メチレンブルーは還元により無色のロイコ体になり、これに応じてホログラム電極からの回折光強度が減少し、また再酸化により回復することが見られ、従来のサイクリックボルタンメトリーと相補的な関係にある光学的応答の観測に始めて成功した.更に、プローブ光にpおよびs偏光を用いることにより、回折光応答から表面吸着種による応答と電気二重層からの応答とを区別できる可能性について予備的な知見が得られ、電極/溶液界面の構造の理解に本手法が応用できることが示唆された.
3.電気化学的ホログラフィックセンサーの可能性の検討
ホログラム電極基板に金蒸着膜とITOとを用いた場合に回折光応答が異なることが見出され、選択的な電気化学センサー構築の可能性が示唆された.