能動イオン素子による特定イオン輸送ベクトルの外部刺激同調制御

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本研究では、能動イオン素子のモデルとして、正荷電層(P層)、pH記憶負荷電層(N層)を有するPNP型pH記憶イオン素子を作製し、このイオン素子のイオン輸送特性をソース、ドレイン、ゲートセルを有する3セル拡散透析実験系において評価した。そのため、まずポリビニルアルコール(PVA)に2mol%のアクリル酸基を共重合組成として含むポリマーとポリアリルアミンをポリマーブレンドしてキャスト製膜することでN層を作製し、またこの膜の両側にポリアリルアミンとPVAで作製した,P層を張り合わせ、160℃で熱処理後、グルタルアルデヒドで架橋することで、PNP型pH記憶イオン素子を作製した。そのイオン素子を3セル型セルにセットし、ソースセルにKC1、ドレインセルにNaNO_3溶液を入れ、ゲートセルのpHを変化させながらソース-ドレイン間の各イオンの輸送を測定した。その結果、ゲートpHが高い場合に、ソース-ドレイン間のカチオン輸送がON状態、アニオン輸送はOFF状態になり、この状態はゲートpHを中性付近(pH5.5)にしても長時間記憶保持した。そしてゲートpHを低くした場合は、先ほどとは逆にソース-ドレイン間のカチオン輸送がOFFに、アニオン輸送がON状態となり、ゲートpHを中性付近(pH5.5)にしてもこの状態を長時間記憶保持した。これらのことからこのイオン素子はゲートpHによりソース-ドレイン間のイオン輸送を選択的にON-OFFスイッチングを行う機能を有していることが判明した。