2012 Fiscal Year Annual Research Report
生体らせん高分子を用いた交流駆動型電気化学円偏光発光デバイスの開発
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24350090
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
小林 範久 千葉大学, 大学院・融合科学研究科, 教授 (50195799)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 一希 千葉大学, 大学院・融合科学研究科, 助教 (00554320)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 有機電子材料 / 生体高分子 / 電気化学発光 / 円偏光発光 |
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| Research Abstract |
本研究では円偏光発光を可能とするDNAやポリペプチドなど生体らせん高分子/発光材料複合体の光電特性・素子応用に関する知見と,高速応答・高輝度な交流駆動電気化学発光素子の知見を組合せ,安価簡便に作成でき,円偏光発光可能な交流電気化学発光素子の実現を目的とした。本年度は,
1.透明電極上に薄膜形成したDNAに,電気化学活性と発光特性を有するルテニウム(Ru)等遷移金属錯体を導入するため,電気泳動による導入を試みた。これまでの知見からDNA修飾透明電極をRu錯体溶液に浸したり,その電解質溶液中で電位掃印してもRu錯体を取り込めなかった。電気泳動法を用いることでRu錯体を静電的にDNA鎖上に固定した複合体が得られた。さらにこの複合膜が交流駆動ECLを示すことも明らかにした。また,CPL測定装置を組上げ,円偏光を定量的に評価できることを確認している。さらに精度高い測定を定量的に行うため,既知の物質で装置定数等の決定を現在行っており,決定次第DNA複合体の解析に移る。
2.一方で,赤色発光を示すEu錯体を導入したDNA複合体も調製した。Eu錯体は有機溶媒しか可溶ではないため,長鎖アルキルでDNAを修飾したのち錯体を導入した。光学特性の解析から,Eu錯体がインターカレーションによってDNAと相互作用していることが明らかとなった。この複合体の高温域(60-80℃)での光励起発光特性は,PMMAにEu錯体を複合した系に比べはるかに良好であり,DNAとの相互作用に起因していることが明確になった。
3.その他本研究に関連する結果として,交流駆動型ECLの機能向上を目的として,2種類の異なる発光材料を加えたECL溶液を作成し,この溶液からなる素子の発光色を周波数により変調できることを見出した。
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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
均一なDNA/発光材料複合膜の調製が可能となり,興味深いECL特性を示すことを見出した(日本化学会第93春期年会)。また,PMMA等の汎用高分子に複合するよりも,優れた発光温度特性を有するとも明らかにした。
以上,計画以上に進展した部分もあるが,CPL測定装置の立上げが多少遅れ,H24年度中に目的とする化合物のCPL特性を定量的に評価できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
立上げに成功したCPL測定装置を用いて,得られたDNA/発光材料複合体の構造とCPL特性の相関から高い円偏光異方性を有する複合体の調製を行う。H24年度に得られたECL挙動も参考に,複合体の電気化学挙動を解析し,高い円偏光発光を発現できる交流駆動ECL素子の実現を目的とする。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
CPL装置の光源として当初予定していたXe光源を用いず,複数のLEDを利用したことで,高額なXe光源ならびに分光器,除振台が必要なくなり次年度繰越が出た。測定系を溶液から平板素子にも適用するための改良はまだ必要であるため,その改良と光学特性評価セル,さらには生体高分子材料の購入に利用する。
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