有機・無機ハイブリッド薄膜を用いた匂いセンサの開発

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本研究では、層状無機酸化物と金属錯体との複合膜を用いて、高感度で特定の分子を電気化学的に検出・定量する機能界面の構築を目指した。そのためにまず、粘土粒子が水中で無限膨潤することを利用したラングミュア・ブロジェット法による粘土単一層超薄膜および人工積層した粘土多層膜の製造を行った。つぎに、そのようにして製造された構造規則性を有する粘土層積膜を用いて、電気化学測定によって電流値の大きさからキラルな有機分子の同定を行った。行った実験は以下のとおりである。有機長鎖アルキルアンモニウムの単分子膜を水相上に形成した。水相中には、単層剥離したナトリウムモンモリロナイトが含まれる。気液界面において粘土粒子とアルキルアンモニウム分子膜との複合化が起こった。これをシリコン基板にZ膜として積層した後、メタノール中に浸し有機層を取り除いた。その後新たに、水溶性のRu(II)錯体([Ru(phen)_3](ClO_4)_2)を含む水溶液に基板を浸漬し水溶性Ru(II)錯体を粘土膜に吸着させた。これら各段階で得られた薄膜をAFM、外部反射赤外分光法、in-plane XRDおよび鏡面X線反射法によって解析した。その結果、シリコン酸化膜上に形成されたモンモリロナイト単一層膜の上に水溶性の金属錯体が吸着し単分子層を形成することが確認された。また、同様な修飾電極を光照射し、得られた光電流の大きさによってキラル分子の検出を試みた。その結果、Ru(II)ポリピリジル錯体と粘土薄膜との複合膜で修飾したITO電極はキラル分子として1,1'-ビナフトールの絶対配置を含めて検出できることが解った。