スラブ光導波路化学センサーの電位制御による高機能化

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ITO透明電極を蒸着させた薄板ガラス(厚さ150μm程度)上に,機能性分子固定化のための反応基であるエポキシ基を有するポリメタクリル酸薄膜を作製した。本年度はヒドロキシエチル基を高分子膜内に導入することで,親水性薄膜を作製し,そこにpH指示薬であるメチルレッド・アリザリンイエローRなどを,共有結合的に固定化させた。これを導波層とする光導波路装置を組み,導波層表面の分光測定を行うと同時に,導波層表面の電位を3電極式ポテンショスタットを用いてコントロールした。導波層の上にテフロン製のフローセルを固定し,試料を送液した。昨年度と比較し,膜の親水性化を行うことでセンサーの応答速度が1/10程度に速く(〜2s程度)なり,現段階では送液速度が応答の律速であると考えられる。このような高分子膜に,pH色素を固定化したセンサーは,明瞭なpH応答性を示した。この電極を用いてアスコルビン酸酸化反応時の電極表面のpH変化の観察を試みた。アスコルビン酸は酸化によりH^+を放出するため,電解酸化により電極表面のpHが減少する。そのpH応答領域はメチルレッド固定化膜ではpH1.5〜4.5程度,アリザリンイエローR固定化膜ではpH6〜8程度であった。このpH応答領域の違いはそのままH^+(又はアスコルビン酸)に対する感度の違いを表しており,アリザリンイエローR固定化膜では10^<-6>Mの程度のアスコルビン酸の検出が可能であった。このように電解反応時の電極表面pH変化のin situ測定が可能な電極型スラブ光導波路pHセンサーを開発し,pH応答領域の異なる2種類のセンサーを作製することに成功した。