| 研究概要 |
本研究は、ナノレベルで集積した緻密かつ平坦な機能高分子薄膜を作製するため,超臨界二酸化炭素環境下における電解重合を、独自に工夫した反応装置を活用して実施し、特に、ポリ(チオフリルポルフィリン)誘導体を対象に、斬新な多重応答性センサーを構築することを目的とする。具体的には、物質拡散が常温・常圧環境下よりも大きい超臨界環境下において,芳香族化合物およびそれらの誘導体の電解重合を行い,ナノレベルで緻密かつ平坦な高分子薄膜を、次世代ナノ集積材料の一つとして精密合成することを目的とする。さらに,薄膜物性を詳細に評価し、独自の発想による多重応答型センサーへの応用へと繋げたい。ポリチオフェン誘導体を配向制御して極めて薄く均質に成型した高分子薄膜を作用電極部とする活性酸素種センサーの特性解明とその具体化について検討する。本年度は以下の成果が得られている。
1.機能錯体を活性部位として有する高分子薄膜の物性解明 初年度に合成されたポルフィリンを活性部位として含む新規ポリチオフェン薄膜の各種物性評価を実施した。重合物質の分子構造、膜厚、表面形態などを明らかにし、均質性を評価した。併せて、表面粗さを定量化し,電気伝導特性を四端子法の伝導度測定より把握した。レドックス特性をサイクリックボルタンメトリー(CV)より解明し,多重バイオセンサーを指向した新材料としての各種基礎物性を、重合物質の分子構造と相関させて正確にまとめた。
2.多重センサーとしての基礎物性の評価 合成されたポルフィリン薄膜を用いて、活性酸素種(特にスーパーオキシドアニオンO_2^<-・>)の検出用センサー材料としての基本的性質を解明した。具体的には、酸化電位0.5V付近でのO_2^<-・>検出と、1.5V付近でのNO検出について、これらの酸化電流測定から定量性や検出感度に関する知見を集積した。併せて、静止電位の測定による電位検出法についても詳細に検討した。
3.ポリマー構造の拡張 チオフリルポルフィリンに替えて種々の重合性ポルフィリン類の超臨界流体環境下における電解重合について検討した。まず簡単な単量体を用いて、超臨界二酸化炭素中での酸化還元電位や電子移動速度などの基礎データを収集し、電解重合膜の性質を予備的に明らかにした。重合膜が成長する基板の種類についても検討し、センサーとしての実用に供するに足る強度や耐久性のある電極-薄膜複合体が得られる条件を正確に把握した。次いで、単量体に重合性ポルフィリン類を用いて同様に電解重合を行い、重合物質の構造と純度を把握、生成薄膜のモルフォロジーを顕微観察し、チオフェン類を主鎖骨格とする上述の高分子薄膜との違いを明らかにし、センサー材料としての性質を比較検討した。
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