Crystallization of difficult-to-crystallize substances using the concentration effect of surface plasmon resonance and creation of separation and purification technology

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本研究は、金粒子に分子が吸着する効果および表面プラズモン共鳴の増強電場によるトラップ作用を用いて分子の濃縮を行い、結晶化が難しい分子の結晶化を行う。金ナノ構造が構築された基板上にアミノ酸やペプチドの溶液を滴下すると液滴の外側のオイル相中の金基板上に結晶が出現することを見いだした。結晶は液滴の外側に同心円状に出現する。液滴中の溶質分子は外側のオイル相に拡散し、金粒子表面に吸着し濃縮されて結晶化したと考えている。さらに、滴下する溶液は飽和溶液でなくても結晶化する。光照射を行うと、円周の直径が小さいところで結晶化が起こる。二種類の溶質を混ぜて滴下すると、異なる半径で別々に結晶化する。これらの現象を見出し、結晶化が難しい物質を結晶化することを試み、混合物の分離に応用できる可能性について研究する。物質によって結晶化が起こる場所が異なるのは、水相とオイル相での二相間分配平衡と、オイル相と金ナノ構造での吸着平衡が物質により異なるためであることを示す。この平衡定数を変えることにより、別々の場所で結晶化させ、分離・精製が行うことを計画している。金のナノ構造は、物質を吸着する機能を持つ。ナノ構造のギャップでは表面プラズモン共鳴による増強電場が発生し、光ピンセット効果で分子をトラップする。ギャップで分子がトラップされて濃縮され結晶化が始まると考えられる。この方法は新しい分離・精製の原理である。今までに合成分野で用いられているカラムを用いた分離・精製では大量の溶媒とシリカゲルが必要であった。この方法は廃棄物を出さず、SDGｓな方法である。時代に即した方法として研究を育てる。