特異的分子認識機能を発現する分析反応場の開拓と化学センサーへの展開

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14204074
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 寺前 紀夫 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70114569)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内田 達也 東京薬科大学, 生命科学部, 助教授 (30261548) ; 山口 央 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (10359531) ; 西沢 精一 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (40281969) ; 周 豪慎 産業技術研究所, 電力エネルギー部門, 主任研究員
• Keywords: 液液界面 / 分子認識 / 表面第二高調波発生 / 溶媒和ダイナミクス / 界面イオン移動 / 水素結合レセプター / メソポーラス / ナノ複合体

Research Abstract

チオ尿素基,チオウロニウム基を認識部位に持つ一連の認識試薬を合成し,液/液,あるいは固/液界面における特異的分子認識能について検討した。ニトロベンゼン/水系において,ビスチオウレア型の認識試薬がリン酸イオンと特異的な1:2錯体を形成し,界面を横切る相間移動を起こすことをポーラログラフィー法により明らかとした。また,固液界面にモノチオウレア型あるいはクラウンエーテル誘導体の自己集積化膜を形成したところ,複数の認識部位の共同効果によりバルクでは達成されない特異的なリン酸イオン認識あるいはアルカリ金属イオン認識が達成できることを表面第二高調波発生分光法,電気化学測定により確認した.さらに,界面における溶媒分子が界面特異的分子認識応答に与える影響について検討するため,マイカ基板に形成したクマリン色素の時間分解蛍光測定を行い,水素結合性溶媒分子は界面特異的な水素結合ネットワークを形成するために界面に存在する分子の運動性が低下することが示唆された。このように,本年度の研究の遂行によって,界面領域で発現する特異的分子認識系の構築と特異性の因子について認識試薬の構造や界面吸着量,あるいは溶媒和といった観点から検討した。
また,多孔性の陽極酸化アルミナ膜を用いることで,界面活性剤を鋳型として形成するシリカナノチャンネル集合体のマクロ構造制御について検討した。その結果,アルミナ細孔壁に沿って配向したシリカナノチャンネル集合体の形成を電子顕微鏡,窒素吸着測定によって明らかとした。さらに,シリカナノチャンネル集合体の分子ふるい効果について検討し,チャンネル直径による精密な分子選別が達成できることを見いだした。

Research Products

• [Publications] K.Morita, A.Yamaguchi, N.Teramae: "Electrochemical Modification of Benzo-15-Crown-5 Ether on a Glassy Carbon Electrode for Alkali Metal Cation Recognition"Journal of Electroanalytical Chemistry. 563・2. 249-255 (2003)
• [Publications] Keitaro Yoshimoto, Chun-Yan Xe, Seiichi Nishizawa, Takanobu Haga, Hiroyuki Satake, Norio Teramae: "Fluorescence detectiona of guanine-adenine transition by a hydrogen bond forming small compound"Chemical Communications. 2960-2961 (2003)
• [Publications] Keitaro Yoshimoto, Seiichi Nishizawa, Masakazu Minagawa, Norio Teramae: "Use of A basic Site Containing DNA Strands for Nucleobase Recognition in Water"Journal of American Chemical Society. 125・30. 8982-8983 (2003)
• [Publications] Seiichi Nishizawa, Tomoyuki Yokobori, Ryo Kato, Keitaro Yoshimoto, Tomoyuki Kamaishi, Norio Teramae: "Hydrogen-bond forming ionophore for highly efficient transport of phosphate anions across the nitrobenzene-water interface"The Analyst. 128・6. 663-669 (2003)
• [Publications] Akira Yamaguchi, Ryo Kato, Seiichi Nishizawa, Norio Teramae: "Anion Recognition at the Solid/Liquid Interface as Studied by Second Harmonic Generation Spectroscopy"Chemistry Letters. 32・9. 798-799 (2003)
• [Publications] Akira Yamaguchi, Fumiaki Uejo, Takashi Yoda, Tatsuya Uchida, Yoshihiko Taramura, Tomohisa Yamashita, Norio Teramae: "Self Assembly of Silica-Surfactant Nanocomposite in Porous Alumina Membrane"Nature Materials. (Accepted).