2015 Fiscal Year Research-status Report
フォトクロミック分子を基盤とする有害物質の高感度オプティカルセンシング
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15K06556
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
白石 康浩 大阪大学, 太陽エネルギー化学研究センター, 准教授 (70343259)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平井 隆之 大阪大学, 太陽エネルギー化学研究センター, 教授 (80208800)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 分子センサー / 有害物質 / オプティカルセンシング / シアン / 吸収 / 蛍光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、水中に含まれるシアン（CN-）、水銀（Hg2+）などの有害イオン種、ならびに一酸化炭素（CO）、硫化水素（H2S）などの有害ガスを、吸収スペクトル測定により迅速かつ正確に定量するオプティカル分子センサーを開発する。スピロピラン化合物の開環／閉環反応の制御を基盤とした申請者独自の分子設計により、①高い選択性、②迅速な応答、③高感度な応答の三つの特長を有する分子センサーを開発する。これらの研究を通して、汎用の分析機器により環境中の微量有害物質を正確に定量するセンシング技術を実現するとともに、高感度分子センサーの開発に向けた分子設計の礎を築く。
今年度（平成27年度）は、シアン化物イオンの検出に関する研究を進め、i）インドリウム－クマリン複合体、ii）ピリリウム－クマリン複合体、iii）インダンジオン－クマリン複合体の三種のシアンセンサーを開発した。i）インドリウム－クマリン複合体においては、求電子性の高いインドリウム炭素に対してシアンが付加することにより蛍光発光を出現させるメカニズムにより、0.5 Mの低濃度のシアン検出が可能になることを明らかにした。また、ii）ピリリウム－クマリン複合体においては、シアンの付加によるピリリウム環の開裂により吸収波長がブルーシフトし、吸収スペクトル分析によりシアン検出が可能であることを見出した。さらに、iii）インダンジオン－クマリン複合体においては、二つのカルボニル炭素により活性化されたオレフィン炭素に対してシアンが付加する新たなメカニズムにより蛍光シアン検出が可能であることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
種々の反応部位を有する分子センサーによりシアンの吸収ならびに蛍光検出が可能であることを明らかにした。半経験的分子軌道法に基づく計算化学により、反応サイトとシアンの反応性、ならびに蛍光・吸収を制御する電子状態などが明らかになってきている。これらの知見を応用すれば、迅速・選択的かつ高感度なシアンセンサーの開発が可能になる感触を得ている。それゆえ、区分②に該当すると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
水銀、鉛などの有害金属、ならびに硫化水素などの有害ガスを分析するための分子センサーの開発を進める。また、今年度進めたシアンセンサー開発をさらに発展させ、反応時間の短縮および感度の向上（検出限界の向上）を目指した研究を進める。平成28年度に請求した研究費は、当初の予定どおり、実験試薬をはじめとする消耗品、ならびに成果発表のための旅費として用いる。
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