2018 Fiscal Year Annual Research Report
New electrochemiluminecent reactions under ultrasound irradiation and the approach to analytical chemistry
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16K05813
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
金 継業 信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (40252118)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 史樹 信州大学, 学術研究院理学系, 助教 (40754958)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電気化学発光 / 超音波 / キャビテーション / 電位変調 / リドカイン / ネライストキシン系農薬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電気化学発光(ECL)のさらなる高感度化と高機能化を実現するために，本研究では，超音波との融合などにより，新規なECL反応場の創出に関する基礎研究を行った。研究内容は以下の通りである。
1) 20 kHzのホーン型超音波を電気分解計測システムに照射した場合，高速ジェット流効果により回転電極よりもはるかに大きい電解電流を得ることができる。ECLでは，光の強度のみを検出するため，ボルタンメトリーのバックグランド電流による影響を考慮する必要がなく，絶対感度の向上に寄与できるという知見を得た。
2) 超音波キャビテーションにより多くの有機化合物が分解され，還元性の高いラジカル中間体を生じることを分光的な手法により追跡できた。麻酔薬であるリドカインが430 kHzの超音波反応場の中で分解されて，その反応中間体はトリス（2,2'-ジピリジル）ルテニウムビピリジル錯体のECL反応に寄与したことが確認され，超音波誘起したECL反応の反応経路を考察した。この現象を利用して、電位変調電気化学発光によりリドカインの高感度検出を可能にした。
3) 超音波を用いて、界面活性剤を使わないでも安定なo/w（oil-in-water）エマルションの調製に成功した。その溶液をルミノールのECL反応に適用したところ，中性のpH条件下においても過酸化水素のECL強度が著しく増強したことを見出し，①油滴に吸着したスーパーオキシドアニオンラジカルの安定化，②ルミノールは油滴の中に分配されており水分子によるルミノールの熱失活が抑制されるなどが主な要因であることを明らかにした。
4) その他、超音波のキャビテーションを利用して、金ナノ粒子や金ナノ粒子/グラフェンの機能性複合ナノ材料の調製に成功し，環境水中の六価クロムやネライストキシン系殺虫剤を分析するためのセンサーを開発した。
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