電気化学誘起アップコンバージョン発光を示すDNA組織体によるECL素子の高機能化

使用表现出电化学诱导上转换发光的 DNA 结构改善 ECL 装置的功能

基本信息

批准号：
22KJ0488
负责人：
小澤竜輝
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

電気化学発光（ECL）は、発光性化合物の電気化学的な励起状態形成に基づく発光現象である。これまでの研究で、超高速応答ECLを示すDNA/Ru(II)錯体複合膜電極間に青色ECL材料の9,10-ジフェニルアントラセン（DPA）を含む電解液を挟み込んだ2極型素子を構築した。その結果、この素子中において、DNA複合膜中のRu(II)錯体と電解液中のDPA間での電気化学反応をトリガーとしたアップコンバージョンに起因した、低電圧駆動での青色ECL発現および青色ECLの高速応答化が初めて達成された。令和4年度においては、これらの機能性向上に伴い、電気化学誘起アップコンバージョンに起因した青色ECLの大幅な耐久性向上も実現した。青色ECLの耐久性の低さはデバイスへと応用していく上で課題となっているため、この結果は非常に意義あるものといえる。さらに複合素子中における反応電荷量およびECL強度から、アップコンバージョンECL効率についても算出した。実際に算出した効率は非常に低く、今後改善していく必要があることは改めて明白となった。これらに加え、神戸大学との共同研究を通して、主に光物理的な観点からDNA/Ru(II)錯体複合膜上におけるDPAのアップコンバージョンについての詳細な挙動を解析した。またアップコンバージョン効率の向上に向けて、DNAとの相互作用を可能とする新規青色発光材料の合成にも着手した。水溶性の青色発光材料の合成には成功したが、実際にDNAと混合した際、架橋によって沈殿が生じてしまった。この課題についてまず今後改善策を検討していく必要がある。

电化学发光（ECL）是一种基于发光化合物的电化学激发态形成的发光现象。先前的研究已经构建了一种两极装置，其中将含有9,10-二苯基氨基烷（DPA）的蓝色ECL材料的电解质夹在表现出超快响应ECL的DNA/RU（II）复合复合膜电极之间。结果，在该设备中，由于DNA复杂膜中RU（II）复合物之间的电化学反应触发了蓝色ECL的表达和低压驱动下蓝色ECL的快速响应。在2022财年，随着功能的改善，还实现了由电化学诱导的上转换引起的蓝色ECL耐用性的显着提高。蓝色ECL的低耐用性是将其应用于设备的挑战，因此该结果非常有意义。此外，还根据复合装置中的反应电荷和ECL强度计算上转换ECL效率。实际计算的效率非常低，并且已经很清楚，将来需要进行改进。除此之外，通过与科比大学的联合研究，我们从光物理的角度分析了DNA/RU（II）复杂膜上DPA上转换的详细行为，主要是从光物理学的角度来看。为了提高上调效率，我们还开始合成一种允许与DNA相互作用的新型蓝色发射材料。尽管水溶性蓝色发射材料的合成是成功的，但实际上与DNA混合时，由于交联引起的沉淀。有必要首先考虑将来该问题的改进措施。