二光子励起蛍光プローブ/無機ナノシート複合体による高感度センシングシステムの開発

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今年度は、「無機ナノシートによる分子・イオン認識2光子励起蛍光プローブ高感度化の実証」に重点を置いて研究を進めることとした。まず予備検討として、既存の2光子吸収色素である、MPPBT(1,4-bis(2,5-dimeth-oxy-4-{2-[4-(N-methyl)pyridinium]ethenyl}phenyl)-butadiyne triflate)と、無機ナノシートの1種であるカチオン交換性粘土、スメクトンSA(クニミネ化学工業)による有機無機複合体薄膜について、Z-scan法による2光子吸収スペクトルを測定し、MPPBT単独ジメチルスルホキシド(DMSO)溶液の場合と比較した。その結果、複合体薄膜の2光子吸収断面積の極大値はDMSO溶液の場合の約2.5倍であった。濃度や溶媒極性依存性、そしてコンピュータによる計算化学より検討した結果、2光子吸収断面積の増大は、無機ナノシートの高い2次元平面性や電荷が、MPPBT分子のコンフォメーション固定(分子の平面化)ならびに、分子配列性、ひいては電子状態に大きく作用しているためであることが明らかとなった。次に、新規分子認識蛍光応答型の2光子吸収(励起)蛍光色素の分子設計を行った。その条件として、2光子吸収断面積が数百GM(≡10^<-50>cm^4 s molecule^<-1> photon^<-1>)を超える既存分子骨格をベースにすること、認識対象分子としてグルコース等の糖類(cis-ジオール)とすること、分子認識に伴い、2光子吸収断面積が増大し、かつ蛍光量子収率が高くなることとした。その結果、分子認識部位として、水中でも高い結合能を示すフェニルホウ酸を採用し、これをMPPBT等のπ共役骨格系の中央に配置したBMMPBT等を設計した。合成反応は10ステップ以上に渡り、鋭意完成を急いでいるところである。合成が完了次第、評価に移る予定である。