Fluorescence detection of hydrogen-bonding strength using ESIPT-type fluorescent probe

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05121
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
• Research Institution: Comprehensive Research Organization for Science and Society
• Principal Investigator: Akutsu Kazuhiro 一般財団法人総合科学研究機構, 中性子科学センター, 副主任技師 (60637297)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 聖治 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 教授 (50332549) ; 元川 竜平 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究主幹 (50414579)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 水素結合 / 中性子反射率 / 蛍光プローブ / HBI / 界面

Outline of Final Research Achievements

Hydrogen bonds are the only chemical bonds with polarity and directional character, and are important bonds that play an important role in the formation of three-dimensional structures in organic compounds, especially in large molecules such as proteins and polymers. In this study, we developed the basic methodology for hydrogen bonding strength analysis using the fluorescent molecule 2-(2'-hydroxyphenyl)benzimidazole (HBI). Furthermore, neutron reflectometry (which is a promising method for nanostructure analysis at the material surface and interface) and fluorescence analysis are combined in a method we have developed for simultaneous analysis. We demonstrated the simultaneous analysis of hydrogen bonding strength and thin layer structure of thin film samples using the simultaneous measurement method.

Free Research Field

分析化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

上記の通り、蛍光-中性子反射率同時測定装置を開発することは、物質の水素結合力とナノ構造の相関に関する理解を深化させることを可能とする。接着剤や繊維強化プラスチックなどの複合材料はそれら材料界面の水素結合力・ナノ構造・機能の相関の解明が重要であり、本研究の成果は水素結合力とナノ構造の直接的な観測を可能にするのみならず、新奇材料の設計・開発にも繋がるものと期待できる。