粒子分光によるコバルトフリー新規湿度インジケーターの評価

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微小材料の"一粒一粒"を解析する「粒子分光」が新素材の開発において重要となっている。私は、従来より共焦点レーザー走査型顕微鏡(CLSM)を用いた"粒子"吸光度分析を開発している。一方、シリカゲルは乾燥剤として利用され、その吸湿能は湿度インジケーター(HI)でチェックされている。塩化コバルトをシリカゲルに担持した(通称:青ゲル)が最も一般的であるが、コバルト化合物はPRTR法により、第一種化学物質および発ガン危惧物質に指定され、その使用が困難になっている。そのため、様々なHIが市販され始めているが、統一された評価方法が確立されていない。そこで、本研究では、「大きな色調変化を持ち湿度鋭敏な湿度インジケーターの開発」を行うための「CLSMを用いる粒子分光法」による色調評価方法の開発を目的に研究を行なった。最初に、低湿度で色調変化が起こり、容易に識別できるコバルトフリー型湿度検出剤(1)の調製を行った。色素としてpHに敏感なテトラアリールポルフィリン(2)を選定し、塩化マグネシウムおよびシリカゲル(SiO_2)との複合体を作ることで1を調製した。1のSiO_2のシラノール基とMgCl_2が乾燥条件下で反応してプロトンを放出し、湿潤条件では中性に戻ることでpH変化が起こることを明らかにした。その結果、乾燥状態ではプロトン化テトラアリールポルフィリンに起因する緑色に着色し、吸湿によってピンクのオレンジ色にテトラアリールポルフィリンになることを確認した。塩化マグネシウム量およびテトラアリールポルフィリン上の置換基を変化させて調製した1のCLSM粒子分光を行い、その吸光度によって色調変化を数値化した。相対湿度の異なる雰囲気において色調変化を測定した結果、最適化した1において、相対湿度20%の低湿度で色調変化を起こし、高い湿度感受性を持つことを明らかにした。