Development of Functional Dye Materials for Visualizing Water and Fluorescence Analysis for Detection, Quantification and Visualization of Water

本研究では、蛍光性色素の光誘起電子移動(PET)、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)および分子内電荷移動(ICT)特性を利用して水分を検出・定量化かつ可視化(蛍光発光による画像化)できる蛍光性水センサーを用いた機能性色素材料を創製し、PET, FRETおよび ICT特性に基づいて水分の検出メカニズムを解明することで、試料中や試料(基板)表面に付着した微量水分から高水分に対応できる水分検出・定量・可視化蛍光分析法(研究概念)の創成を目的とする。本研究を遂行するために、開発したPET型, PET-FRET型および ICT型蛍光性水センサーを1) 種々のポリマーに分散(ドープ)させたポリマーフィルムやコーティング膜を作製、2) 直接ポリマー化させたフィルムを作製、3) 基板表面へ固定化する、ことで土木・農業・建築・医療・医薬・衛生分野に展開可能な水分可視化機能性色素材料を創製し(蛍光性水センサーの社会実装)、4) 本材料の設計指針・開発・研究手法および水分検出・定量限界の評価方法(JISやISOなどの国家・国際規格化)を確立する。本年度は、水を検出・可視化できるPET型蛍光性水センサーモノマーSM-2を開発し、SM-2をPMMAにドープしたSM-2-PMMAフィルムおよびMMAと共重合させたpoly(SM-2-co-MMA)フィルムの作製に成功した。SM-2-PMMAフィルムとpoly(SM-2-co-MMA)フィルムの乾燥-湿潤過程において、モノマー発光強度が可逆的に変化することがわかった。実際に、本蛍光性ポリマーフィルムにおいて、乾燥時では無蛍光性であるが、水蒸気に曝露させた湿潤時では強い青色蛍光発光を目視することができた。

本研究では、蛍光性色素の光誘起電子移動(PET)、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)および分子内電荷移動(ICT)特性を利用して水分を検出・定量化かつ可視化(蛍光発光による画像化)できる蛍光性水センサーを用いた機能性色素材料を創製し、PET, FRETおよび ICT特性に基づいて水分の検出メカニズムを解明することで、試料中や試料(基板)表面に付着した微量水分から高水分に対応できる水分検出・定量・可視化蛍光分析法(研究概念)の創成を目的とする。本研究を遂行するために、開発したPET型, PET-FRET型および ICT型蛍光性水センサーを1) 種々のポリマーに分散(ドープ)させたポリマーフィルムやコーティング膜を作製、2) 直接ポリマー化させたフィルムを作製、3) 基板表面へ固定化する、ことで土木・農業・建築・医療・医薬・衛生分野に展開可能な水分可視化機能性色素材料を創製し(蛍光性水センサーの社会実装)、4) 本材料の設計指針・開発・研究手法および水分検出・定量限界の評価方法(JISやISOなどの国家・国際規格化)を確立する。本年度は、水を検出・可視化できるPET型蛍光性水センサーモノマーSM-2を開発し、SM-2をPMMAにドープしたSM-2-PMMAフィルムおよびMMAと共重合させたpoly(SM-2-co-MMA)フィルムの作製に成功した。SM-2-PMMAフィルムとpoly(SM-2-co-MMA)フィルムの乾燥-湿潤過程において、モノマー発光強度が可逆的に変化することがわかった。実際に、本蛍光性ポリマーフィルムにおいて、乾燥時では無蛍光性であるが、水蒸気に曝露させた湿潤時では強い青色蛍光発光を目視することができた。