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本申請者は高い量子収率を有する光電変換素子を既に開発した。これらの素子では、電子ドナーとアクセプター間が従来の系のように共有結合でつながれているのではなく、弱い相互作用によって積層されている。この相互作用を"外部情報"により制御できれば、光電流値の変化により外部情報を読み出すことが可能な化学センサーとして応用できるものと考えた。この光電変換型センサーは、これまでの蛍光などの光を用いたセンサーや電気化学を用いたセンサーの欠点を補い、利点を活用できるものと期待できる。
そこで、私は光増感部位ならびに分子認識部位としてポルフィリンをITO電極上に積層することにより、アデノシン三りん酸(ATP)センサーとして利用できないか、検討を行なった。ATPセンサーは生菌検出が可能であることから、食品加工および水質評価現場で特に需要が高いことが知られている。実際に、ポルフィリンを積層したITO電極を作成しセル内に浸け、ATPを添加すると光電流値がATPの添加量に伴い減少することが明らかとなった。この光電流の減少はポルフィリン-ATP間の相互作用に基づくものであることが他の比較実験などから明らかとなった。さらにこの減少の原因は、現在のところATPのりん酸部位がポルフィリンと電極間に存在することにより電子の受け渡しを阻害したためであると考えられる。さらに、この電極を洗浄し、光電流を測り直すと、ATP添加前の値に回復した。この結果より、この電極は何度も繰り返し使用できることが確認できた。今後は、さらに高感度なセンサーの作製を目指す。
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