導電体表面の分子デザイン

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04044060
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 小山 昇 東京農工大学, 工学部, 教授 (40134845)
• 研究分担者: PAUL A. Chri ニューキャッスル大学, 化学部, 準教授 ; ANDREW Hamne ニューキャッスル大学, 化学部, 教授 ; 波戸崎 修 カリフォルニア工科大学, 化学部, 研究員 ; FRED C. Anso カリフォルニア工科大学, 化学部, 教授 ; 立間 徹 東京農工大学, 工学部, 助手 (90242247) ; 直井 勝彦 東京農工大学, 工学部, 講師 (70192664)
• キーワード: ナフィオン膜 / オズミウム錯体 / 電子移動反応 / 物質移動 / 水晶振動子電極 / 走査電気化学顕微鏡 / ポリピロール / 赤外分光

研究概要

米国カリフォルニア工科大学のAnson教授との共同研究において、電極をカチオン交換性のナフィオン膜で被覆し、二価のオズミウムトリスビピリジン錯体を取り込ませ、その電気化学的挙動について解析した。その結果、膜に取り込まれた錯体を三価に酸化するとその一部が膜から放出されること、それに伴い膜質に大きな変化が起こること、また定常状態にける酸化還元反応に伴って、膜の静電的架橋に変化が起こり、膜が膨潤-収縮することなどを、水晶振動子インピーダンス法および走査電気化学顕微鏡を用いて明らかにした。今後は、膜/溶液界面における錯体以外のイオンの動きや、膜内における電荷や物質の移動、膜質の変化の過渡的挙動について水晶振動子インピーダンス法およびポテンシャルステップ法などを用いて定量的に解析する予定である。また、上記以外の遷移金属錯体や、アニオン交換性の膜を用いた場合についても検討する予定である。英国ニューキャッスル大学のHamnett教授との共同研究においては、ピロールを重水または軽水中で電解酸化重合してポリピロール被覆電極を作製し、その重水中または軽水中における酸化還元反応およびそれに伴う膜/溶液界面における物質移動、膜の粘弾性および膜厚変化について水晶振動子インピーダンス法、原子間力顕微鏡、赤外分光法、エリプソメトリーなどの方法を用いて解析した。溶媒として重水を用いるか、軽水を用いるかで界面における物質移動、膜質の変化などに顕著な違いが観測されたが、その原因について現在検討を行っている。

研究成果

• [文献書誌] T.Tatsuma,K.Saito,and N.Oyama: "Enzyme Electrodes Mediated by a Thermo-Shrinking Redox Polymer." Anal.Chem.(印刷中). (1994)
• [文献書誌] K.Takada,T.Tatsuma and N.Oyama: "Impedance and Frequency Characteristics of Electrode-Separated Piezoelectric Quartz Crystal in Liquids." J.Electroanal.Chem.(印刷中). (1994)
• [文献書誌] K.Tanaka,S.Ikeda,N.Oyama,K.Tokuda and T.Ohsaka: "Preparation of Poly(thionine)-Modified Electrode and Its Application to an Electrochemical Detector for the Flow-Injection Analysis of NADH." Anal.Sci.783-789 (1993)
• [文献書誌] N.Oyama,T.Tatsuma,and K.Takahashi: "Electrochemical Characterization of a Thermoresponsive N-Isopropylacrylamide-Vinylferrocene Copolymer Film by Use of Quartz Crystal Oscillators." J.Phys.Chem.97. 10504-10508 (1993)
• [文献書誌] S.Ikeda and N.Oyama: "Investigation of Electrochemical Behavior and Mass Transfer Process of Ferrocene-Siloxane Polymer Film Using Quartz Crystal Electrode Method." Anal.Chem.1910-1915 (1993)
• [文献書誌] T.Okajima,H.Sakurai,N.Oyama,K.Tokuda,and T.Ohsaka: "Electrical Equivalent Circuit Parameters for Montmorillonite Clay Film-Coated Quartz Crystal Oscillators in Contact with Air,Moisture and Electrolyte Solutions." Electrochimica Acta.38. 747-756 (1993)
• [文献書誌] N.Oyama and T.Ohsaka: "Electron Transfer and Mass Transfer Kinetics in Electroactive Polymer Films-an Application of in situ Quartz Crystal Electrode(QCE)Microbalance Technique Method." Springer-Verlag. (印刷中), (1994)
• [文献書誌] N.Oyama,S.Ikeda and T.Tatsuma: "Electron and Ion Transfer Processes in Biomimetic Membranes." VCH., 6 (1993)