高分子ナノ組織体を用いた導波路型光分子センシングデバイスの開発

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12450342
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 宮下 徳治 東北大学, 反応化学研究所, 教授 (40124630)
• 研究分担者: 青木 純 東北大学, 反応化学研究所, 助手 (50250709)
• キーワード: 高分子LB膜 / 光導波路 / 表面プラズモン / センサー / 光機能性

研究概要

本申請研究ではpHや酸素などの外部刺激応答性分子と光機能性分子からなる高分子ナノ組織体をLB法により高度に組織化し、光導波路分光法と組み合わせることにより、高分子ナノ組織体の界面における静的あるいは動的挙動を評価するとともに全く新規な光分子センシングデバイスの開発を目的としている。
1)光機能性を有する両親媒性高分子の設計と合成
すでに優れた凝縮単分子膜を形成することが明らかなN-アルキルアクリルアミドポリマーを基本構造にピレン、ルテニウム錯体、アントラセンなどの光機能性を持つ高分子両親媒性化合物を合成した。ラジカル共重合により種々の組成を有する両親媒性ポリマーを調製した。得られた両親媒性ポリマーの単分子膜挙動を表面圧-面積等温線により評価した。
2)光機能性高分子LB膜の構造決定
ガラス基板上に金、銀の金属薄膜を蒸着し、種々の光機能性高分子LB膜を累積した。得られた基板について、表面プラズモン共鳴法によりそれぞれの高分子LB膜の屈折率と膜厚を決定した。
3)光導波路分光法の開発と性能評価
厚さ0.2mmの石英ガラスを光導波路として用い、ピレンおよびアントラセン高分子LB膜を累積した。光導波路型分光光度計により、それぞれの高分子LB膜1層の吸収スペクトルの測定を行った。透過型吸収測定装置と比較することにより、光導波路分光光度計の性能について検討を行い、200倍の高感度化が達成されたことが明らかとなった。アントラセン高分子LB膜に近紫外光を照射し、アントラセンの光架橋反応をin situ観測した。光架橋反応とアントラセン高分子LB膜の層構造との関係について検討を行った。

研究成果

• [文献書誌] Y.Amao,T.Miyashita,and I.Okura: "Optical Oxygen Sensing Based on the Luminescence Change of Metalloporphyrins Immobilized in Styrene-pentafluorostyrene"Analyst,. 125. 871-875 (2000)
• [文献書誌] M.Lamrani,R.Hamasaki,M.Mitsuishi,T.Miyashita,and Y.Yamamoto: "Carborane-fullerene hybrids as a seemingly attractive-attractive dyad with high hyperpolarizability"Chem.Commun.,. 1595-1596 (2000)
• [文献書誌] Y.Amao,I.Okura,and T.Miyashita: "Photoluminescent Oxygen Sensing Using Tris (acethylacetonato) 1,10-Phenanthroline Terbium (III) Complex Doped on Alumina Film"Chem.Lett.,. 1286-1287 (2000)
• [文献書誌] Y.Amao,K.Asai,T.Miyashita,and I.Okura: "Novel Optical Oxygen Sensing Material : Platinum Porphyrin-fluoropolymer Film"Polym.Adv.Technol.,. 11. 705-709 (2000)