2020 Fiscal Year Annual Research Report
シリコンナノ構造を駆使した光トラッピングに基づく化学反応制御の開拓
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20J23762
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
永井 達也 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(DC1)
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2020-04-24 – 2023-03-31
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| Keywords | 光ピンセット / 顕微分光法 / 温度応答性高分子 / FRET |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、光圧により形成された高分子液滴中に反応物を濃縮し、濃度を自在に制御できる化学反応場としての利用を目指している。普遍的な化学反応は、2種類以上の反応物が反応することで進行する。そのため、高分子液滴を反応場として利用する上では複数分子を同時に抽出する必要がある。しかしながら、単一分子の抽出は報告されているが、複数分子の抽出や抽出した分子の詳細はいまだ明らかになっていない。そこで、光圧により形成された高分子液滴中に2種のモデル分子を抽出し、抽出分子の状態を分光学的に明らかにする研究を実施した。
本研究で着目したのがFRET(Forester Resonance Energy Transfer)機構を利用した顕微計測法である。本実験では、蛍光発光がモデル分子として緑発光のCoumarin 153 (C153)色素と橙発光のRhodamine B (RhB)色素を選出し、光トラップにより形成した高分子液滴中に抽出した。PNIPAMと色素が混在した溶液中に近赤外レーザーを集光したところ、集光位置に高分子液滴が形成した。この液滴内部を顕微蛍光分光法により計測したところ、レーザー集光前と比較してRhBに由来する蛍光が大きく増加した。一方で、RhB単体で同様の実験をしても蛍光強度の増加はわずかであった。このような結果から、2種の蛍光色素を高分子液滴中へ抽出することで、FRETが引き起こされたと示唆された。光捕捉により形成した高分子液滴中に抽出された分子はFRETを引き起こすほど近い距離に存在していることから、反応物を抽出した場合でも反応を進行させることができると予想できる。現在、より詳細な機構解明に向けて、光ピンセットと蛍光寿命測定を組み合わせた新たな計測装置を構築している。
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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
本年度は、光捕捉された高分子液滴の化学反応場展開にむけて大きく進展した。光圧により形成した高分子液滴中に複数の蛍光色素を同時に抽出することに成功した。また、抽出された色素間でのエネルギー移動が示唆された。このような結果は、複数の反応気質を同時に抽出し、濃縮し、反応気質同士が相互作用できることを表している。モデル物質による実験から、具体的な反応系を構築することが可能となったことから、研究はおおむね順調に進んでいるいえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
モデル色素の抽出について、時間分解測定を導入し蛍光寿命から抽出された色素をより詳細に分析する。さらに、光増感剤による一重項酸素の発生を高分子液滴内で行うことで局所酸化反応場の構築を目指す。
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Research Products
(2 results)
