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

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本研究は、化学的相互作用の一つである‘水素結合力’を定量的に分析するための新手法の開発を目的としており、我々は蛍光分子2-(2’-hydroxyphenyl)benzimidazole（HBI）を用いた簡易かつ高精度な蛍光分析法による水素結合力解析法の構築を目指している。令和4年度は、（1）蛍光-中性子反射率同時測定装置の開発、（2）（1）のための実験試料の作製とテスト実験、（3）量子科学計算によるHBI発光メカニズム解明を実施しており、それらの結果について具体的な内容を以下に示す。（1）蛍光-中性子反射率同時測定装置の開発：蛍光-中性子反射率同時測定用の試料ホルダーを作成し、蛍光スペクトル・中性子反射率どちらも問題なく測定できることを確認した。（2）（1）のための実験試料の作製とテスト実験：石英基板上にHBIを導入したセルロース薄膜を製膜し、蛍光スペクトル・中性子反射率を測定した。湿度100RH%の状態でテスト実験を実施し、蛍光スペクトル/中性子反射率の両方のデータで矛盾の無い結果が得られている。また、水素結合力をより精度よく分析するためのHBI分子の高度化を並行で進めており、高度化HBIの合成に成功している。（3）量子科学計算によるHBI発光メカニズム解明：HBIの発光プロセスに関与する化学種の最適化構造を検証し、TD-DFT法により、トルエン溶媒中におけるHBI誘導体の構造が最適化された。上記のように、装置の開発及びテスト実験は順調に進んでおり、一部の成果については国際会議等で報告している。令和5年度は、実試料を用いた蛍光-中性子反射率同時分析を実施するとともに、その成果を論文等で報告する。