エネルギー・電子移動顕微鏡による生物分子モーターの可視化と機能評価

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09279224
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 石田 昭人 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (20184525)
• Keywords: 近接場分光 / 蛍光センサー / 表面プラズモン / 有機太陽電池 / ポルフィリン / 光機能性電極 / 走査プローブ顕微鏡

Research Abstract

近接場走査光学顕微鏡(NSOM)の限界を打破すべく、NSOMプローブの開口部を蛍光性分子で化学修飾し、pH、イオン濃度、誘電率などのミクロな環境変化や疎水性、水素結合などの分子間相互作用の測定を行うことを目的として、センサー用修飾分子の開発と特性評価を行った。
1.センサー分子の設計・合成
NSOMプローブ開口部は金などの金属でコーティングされているが、金属近傍では分子の蛍光はエネルギー移動のために著しく消光されてしまう。そこで、消光を受け難いセンサー分子を開発するために一連の候補化合物を設計・合成し、スクリーニングした結果、蛍光特性のきわめて優れたポルフィリンジスルフィド誘導体を見い出した。
2.センサー分子励起法としての表面プラズモンモードの応用
金属近傍のセンサー分子を効率よく励起する方法として、表面プラズモン場の応用を試みた。ガラスに蒸着された金属薄膜の裏面から光を照射すると金属表面に表面プラズモン場が誘起される。ポルフィリンジスルフィドで修飾した金薄膜表面に表面プラズモン場を誘起すると蛍光が観測され、しかもその励起スペクトルの長波長部は20-30倍も増強されており、表面プラズモン場を表面修飾分子の高効率励起光源として応用できることを明らかにした。
3.表面プラズモンモードによる励起の応用
ポルフィリンジスルフィドで修飾した金薄膜を電極として光電流発生実験を行った。従来行われていた表面の直接光励起では150nAしか得られなかったのに対し、表面プラズモン励起では約10倍も高い1.7μAが得られ、有機系太陽電池の励起法として極めて有効なことが判明した。

Research Products

• [Publications] Ishida,Akito: "Photocurrent Generation by Surface Plasmon Excitation via Electron transfer Quenching of Excited Porphyrins Linked Covalently to a Gold Film Electrode." Chem.Lett.267-268 (1998)
• [Publications] Ishida,Akito: "Surface plasmon excitation of a porphyrin covalently linked to a gold surface." Chem.Commun.57-58 (1998)
• [Publications] 石田昭人: "近接場光化学への挑戦-21世紀の光化学をめざして-" 生産と技術. 49. 61-64 (1997)
• [Publications] Fukuzumi,Shunichi: "Selective two-electron reduction of C_<60> by 10-methyl-9,10-dihydroacridine via photoinduced electron transfer" Chem.Commun.291-292 (1997)