電子移動平衡を介する構造規制界面の設計

本研究では、光電気化学的にレドックス制御できるビオローゲンを電極表面に組織化する事により、その組織体構造と、ビオローゲンが持つ多段階レドックスを利用した機能性電極の開発を目的としている。本年度は、分岐型ビオローゲンポリマーを用いたアニオン認識について研究を行った。還元条件下でシアノピリジニウムが2分子カップリングしてビオローゲンを生成する反応を利用し、ベンゼン環境の1,3,5位に4-シアノピジニウムが置換した化合物を合成し、電極上で還元することによって、ビオローゲンを主鎖に含む分岐型の高分子を合成した。ビオローゲンが2価のカチオンであるために、この高分子膜にはアニオンが取り込まれる。この膜をカップリング時に用いたイオンよりも小さいアニオンの塩が含まれる電解質中に浸した場合、ビオローゲンの持つ2波の酸化還元波が観察されるが、大きアニオンを用いた場合では酸化還元波を示さない。このことは、電解時にイオンを取り込むことで作られた空隙のサイズが、用いたイオンの大きさによって決まることを示している。また、ハロゲン化物イオンを用いた場合、光照射によりアニオンからビオローゲンに電子移動が起こり、イオンラジカルの生成と同時に青色に呈色する。これを利用することで、電極反応に限らず、光反応によってもアニオンにサイズを認識できる材料を構築する事が出来た。アニオンの認識については、金属カチオンの認識に比べて例が少なく、このような単純な分子を用いて認識を行えるとともに、呈色反応を利用してその検出が行えることは、非常に興味深い。

本研究では、光電気化学的にレドックス制御できるビオローゲンを電極表面に組織化する事により、その組織体構造と、ビオローゲンが持つ多段階レドックスを利用した機能性電極の開発を目的としている。本年度は、分岐型ビオローゲンポリマーを用いたアニオン認識について研究を行った。還元条件下でシアノピリジニウムが2分子カップリングしてビオローゲンを生成する反応を利用し、ベンゼン環境の1,3,5位に4-シアノピジニウムが置換した化合物を合成し、電極上で還元することによって、ビオローゲンを主鎖に含む分岐型の高分子を合成した。ビオローゲンが2価のカチオンであるために、この高分子膜にはアニオンが取り込まれる。この膜をカップリング時に用いたイオンよりも小さいアニオンの塩が含まれる電解質中に浸した場合、ビオローゲンの持つ2波の酸化還元波が観察されるが、大きアニオンを用いた場合では酸化還元波を示さない。このことは、電解時にイオンを取り込むことで作られた空隙のサイズが、用いたイオンの大きさによって決まることを示している。また、ハロゲン化物イオンを用いた場合、光照射によりアニオンからビオローゲンに電子移動が起こり、イオンラジカルの生成と同時に青色に呈色する。これを利用することで、電極反応に限らず、光反応によってもアニオンにサイズを認識できる材料を構築する事が出来た。アニオンの認識については、金属カチオンの認識に比べて例が少なく、このような単純な分子を用いて認識を行えるとともに、呈色反応を利用してその検出が行えることは、非常に興味深い。