2016 Fiscal Year Annual Research Report
Synergistic photo-functions of integrated materials composed of enzymes and inorganic layered semiconductors
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26410244
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
鎌田 海 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (90315284)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 酵素 / タンパク質 / 発光反応 / 酸化物半導体 / 光電気化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は発光生体分子と半導体からなる無機・バイオ複合材料を合成し、発光生体分子由来の光エネルギー（バイオルミネセンス）による半導体の励起の可能性を探り、新たな光電気化学反応系の創製に取り組んだ。ここでは、発光生体分子としてカルシウムイオンとの結合により青色発光を示すイクオリン、半導体として青色光で励起可能な酸化鉄を選択した。
まず、イクオリンの発光スペクトルと酸化鉄の吸収スペクトルを測定し、実際にイクオリンのバイオルミネセンスを酸化鉄が吸収できることを確認した。引き続き、n型半導体である酸化鉄薄膜を光無電解法により白金板上に作製した。具体的には白金板を硫酸鉄水溶液に浸漬した。この時、白金板表面を可視光線に暴露することで薄膜の成長速度を促進させた。生成した前駆体薄膜を空気中で焼成し結晶化することで酸化鉄薄膜を得た。その後、発光タンパク質であるイクオリンを薄膜表面に静電的に吸着させた。この無機・バイオ複合薄膜表面にイクオリンの発光基質となるカルシウムイオンを作用させると、イクオリンからの青色発光により酸化鉄薄膜が励起し、生成した電子が接続した外部回路を介して電流値として検出することに成功した。とりわけ、酸化鉄に種々の金属イオンを置換固溶することで観測電流値が増加することが明らかとなった。
このような実験的知見は発光生体分子を光源とした無光源型の先進的な光触媒反応や蛍光バイオイメージングに展開できることを示唆している。
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