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液体および気体中に含まれる微量分子を、リチウムイオン内包フラーレン（Li+@C60）の高い電子捕捉能を利用して、電気化学的に高感度検出する新しい原理の分子検出技術を確立する。検出対象とする標的分子の価電子をLi+@C60によって選択的に引き抜き輸送すること、液体および気体中の標的分子の濃度を、従来を上回る高い感度で選択的に計測することを目指す。本研究によって提案・確立される分子検出技術は、人間の呼気や尿中に含まれるがん患者特有の化学物質検出による初期がんの早期発見や、大気・土壌・水質の汚染物質検出による環境の測定・改善などに広く利用できる。
2021年度は、分子検出感度の向上と種選択的な分子検出を目指して、Li+@C60超分子錯体のラングミュア・ブロジェット（LB）膜の改良と性能評価を進めた。検出感度の向上のためには光電流を増大すると同時に、光照射による分子膜の劣化に伴う光電流の減衰を抑える必要がある。分子膜厚について検討を行った結果、LB膜を多層膜化することで光電流を2倍以上向上できた。また励起光について検討を行った結果、励起光波長を427 nmから456 nmに変更することでの分子膜の劣化による光電流の半減時間を4倍程度向上できた。種選択的な分子検出のため、最適化した超分子膜電極を用いて2-20ppb濃度のプロポフォールおよびシクロヘキサン溶液に対する検出感度の比較を行った結果、得られる光電流は同濃度で4倍程度の明確な差があることを見出した。
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