(57)【要約】【課題】一種類の分子で多種類のイオンをセンシングすることができるイオンセンサーおよびイオンセンシング方法を提供する。【解決手段】酸素原子がアニオン性を有するエチレングリコール鎖１１の両端に電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３を有するセンサー分子を用いる。エチレングリコール鎖１１がカチオンまたはカチオン性分子に巻き付くことによって電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３が互いに近づくことにより電子または励起の授受を行うことを利用してイオンのセンシングを行う。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子を有する鎖状分子を用いた
ことを特徴とするイオンセンサー。
【請求項２】
上記鎖状分子がカチオンまたはカチオン性分子に巻き付くことによって上記第１の分子および上記第２の分子が互いに近づくことにより電子または励起の授受を行うことを特徴とする請求項１記載のイオンセンサー。
【請求項３】
上記鎖状分子は主としてσ結合で構成されていることを特徴とする請求項１記載のイオンセンサー。
【請求項４】
上記電子または励起の授受を電気化学的測定または光学的測定により検出することを特徴とする請求項２記載のイオンセンサー。
【請求項５】
上記第１の分子および上記第２の分子の最高被占軌道のエネルギーが互いに異なることを特徴とする請求項１記載のイオンセンサー。
【請求項６】
上記第１の分子および上記第２の分子の一方は電子供与性を有し、他方は電子吸引性を有することを特徴とする請求項１記載のイオンセンサー。
【請求項７】
上記鎖状分子がエチレングリコール鎖であることを特徴とする請求項１記載のイオンセンサー。
【請求項８】
上記エチレングリコール鎖を構成するエチレングリコールの数が３以上１２以下であることを特徴とする請求項７記載のイオンセンサー。
【請求項９】
上記第１の分子がポルフィリンであり、上記第２の分子がフラーレンであることを特徴とする請求項７記載のイオンセンサー。
【請求項１０】
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にカチオンまたはカチオン性分子を有する鎖状分子を用いた
ことを特徴とするイオンセンサー。
【請求項１１】
上記鎖状分子がアニオンまたはアニオン性分子に巻き付くことによって上記第１の分子および上記第２の分子が互いに近づくことにより電子または励起の授受を行うことを特徴とする請求項１０記載のイオンセンサー。
【請求項１２】
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子とカチオンまたはカチオン性分子との一方を有する鎖状分子が複数連結されたものを用いた
ことを特徴とするイオンセンサー。
【請求項１３】
少なくとも一つの上記鎖状分子がカチオンまたはカチオン性分子とアニオンまたはアニオン性分子との一方に巻き付くことによって上記第１の分子および上記第２の分子が互いに近づくことにより電子または励起の授受を行うことを特徴とする請求項１２記載のイオンセンサー。
【請求項１４】
上記鎖状分子が主としてσ結合で構成された分子鎖により複数連結されていることを特徴とする請求項１３記載のイオンセンサー。
【請求項１５】
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子を有する鎖状分子を用い、
上記鎖状分子がカチオンまたはカチオン性分子に巻き付くことによって上記第１の分子および上記第２の分子が互いに近づくことにより電子または励起の授受を行う
ことを特徴とするイオンセンシング方法。
【請求項１６】
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にカチオンまたはカチオン性分子を有する鎖状分子を用い、
上記鎖状分子がアニオンまたはアニオン性分子に巻き付くことによって上記第１の分子および上記第２の分子が互いに近づくことにより電子または励起の授受を行う
ことを特徴とするイオンセンシング方法。
【請求項１７】
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子とカチオンまたはカチオン性分子との一方を有する鎖状分子が複数連結されたものを用い、
少なくとも一つの上記鎖状分子がカチオンまたはカチオン性分子とアニオンまたはアニオン性分子との一方に巻き付くことによって上記第１の分子および上記第２の分子が互いに近づくことにより電子または励起の授受を行う
ことを特徴とするイオンセンシング方法。
【請求項１８】
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子を有する鎖状分子を用いた
ことを特徴とするスイッチ素子。
【請求項１９】
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にカチオンまたはカチオン性分子を有する鎖状分子を用いた
ことを特徴とするスイッチ素子。
【請求項２０】
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子とカチオンまたはカチオン性分子との一方を有する鎖状分子が複数連結されたものを用いた
ことを特徴とするスイッチ素子。
【請求項２１】
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子を有する鎖状分子を用い、
上記鎖状分子がカチオンまたはカチオン性分子に巻き付くことによって上記第１の分子および上記第２の分子が互いに近づくことにより電子または励起の授受を行う
ことを特徴とするスイッチング方法。
【請求項２２】
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にカチオンまたはカチオン性分子を有する鎖状分子を用い、
上記鎖状分子がアニオンまたはアニオン性分子に巻き付くことによって上記第１の分子および上記第２の分子が互いに近づくことにより電子または励起の授受を行う
ことを特徴とするスイッチング方法。
【請求項２３】
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子とカチオンまたはカチオン性分子との一方を有する鎖状分子が複数連結されたものを用い、
少なくとも一つの上記鎖状分子がカチオンまたはカチオン性分子とアニオンまたはアニオン性分子との一方に巻き付くことによって上記第１の分子および上記第２の分子が互いに近づくことにより電子または励起の授受を行う
ことを特徴とするスイッチング方法。
【請求項２４】
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子を有する鎖状分子を用いた
ことを特徴とするイオン担持体。
【請求項２５】
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にカチオンまたはカチオン性分子を有する鎖状分子を用いた
ことを特徴とするイオン担持体。
【請求項２６】
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子とカチオンまたはカチオン性分子との一方を有する鎖状分子が複数連結されたものを用いた
ことを特徴とするイオン担持体。
【請求項２７】
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子を有する鎖状分子を用い、
上記鎖状分子がカチオンまたはカチオン性分子に巻き付く
ことを特徴とするイオン担持方法。
【請求項２８】
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にカチオンまたはカチオン性分子を有する鎖状分子を用い、
上記鎖状分子がアニオンまたはアニオン性分子に巻き付く
ことを特徴とするイオン担持方法。
【請求項２９】
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子とカチオンまたはカチオン性分子との一方を有する鎖状分子が複数連結されたものを用い、
少なくとも一つの上記鎖状分子がカチオンまたはカチオン性分子とアニオンまたはアニオン性分子との一方に巻き付く
ことを特徴とするイオン担持方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、イオンセンサー、イオンセンシング方法、スイッチ素子、スイッチング方法、イオン担持体およびイオン担持方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のイオンセンサーとしては、クラウンエーテル誘導体を用いたもの（非特許文献１、２、３）やバリノマイシンを用いたもの（非特許文献４、５、６）などのニュートラルキャリアが知られている。
【非特許文献１】
ＫＩＭ，Ｊ．，ＭＣＱＵＡＤＥ，Ｄ．Ｔ．，ＭＣＨＵＧＨ，Ｓ．Ｋ．，ａｎｄ  ＳＷＡＧＥＲ，Ｔ．Ｍ．，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．
Ｉｎｔ．Ｅｄ，Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．２１，３８６８−３８７２（２０００）
【非特許文献２】
ＭＯＯＲＥ，Ａ．Ｊ．，ＧＯＬＤＥＮＢＥＲＧ，Ｌ．Ｍ．，ＢＲＹＣＥ，Ｍ．Ｒ．，ＰＥＴＴＹ，Ｍ．Ｃ．，ＭＯＬＯＮＥＹ，Ｊ．，
ＨＯＷＡＲＤ，Ｊ．Ａ．Ｋ．，ＪＯＹＣＥ，Ｍ．Ｊ．，ａｎｄ  ＰＯＲＴ，Ｓ．Ｎ．，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，Ｖｏｌ．６５，
Ｎｏ．２４，８２６９−８２７６（２０００）
【非特許文献３】
ｄｅ  ＷＡＬＬ，Ｓ．Ｌ．，ＭＥＡＤＯＷＳ，Ｅ．Ｓ．，ＢＡＲＢＯＵＲ，Ｌ．Ｊ．，ａｎｄ  ＧＯＫＥＬ，Ｇ．Ｗ．，Ｃｈｅｍ
Ｃｏｍｍｕｎ，Ｎｏ．１６，１５５３−１５５４（１９９９）
【非特許文献４】
ＺＨＵ，Ｊ．Ｚ．，ＸＩＥ，Ｊ．Ｆ．，ＬＵ，Ｄ．Ｒ．，ＺＨＡＮＧ，Ｇ．Ｘ．，ａｎｄ  ＺＨＡＮＧ，Ｚ．Ｒ，Ｓｅｎｓ．Ａｃｔｕａｔ
ｏｒｓ  Ｂ，Ｖｏｌ．Ｂ６５，Ｎｏ．１／３，１５７−１５９（２０００）
【非特許文献５】
ＭＡＬＡＶＯＬＴＩ，Ｅ．，ＣＡＧＮＩＮＩ，Ａ．，ＭＡＳＣＩＮＩ，Ｍ．，ＣＡＰＵＴＯ，Ｇ．，ａｎｄ  ＤＥＬＬＡ，ＣＩＡＮＡ．
Ｌ，Ａｎａｌ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ，Ｖｏｌ．４０１，ＮＯ．１／２，１２９−１３６（１９９９）
【非特許文献６】
ＭＯＷＥＲＹ，Ｋ．Ａ．，ＳＣＨＯＥＮＦＩＳＣＨ，Ｍ．Ｈ．，ＢＡＬＩＧＡ，Ｎ．，ＷＡＨＲ，Ｊ．Ａ．，ａｎｄ
ＭＥＹＥＲＨＯＦＦ，Ｍ．Ｅ．，Ｅｌｅｃｔｒｏａｎａｌｙｓｉｓ  Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．１０／１１，６８１−６８６（１９９９）
【０００３】
なお、ポルフィリンにＢｒを付加する方法の報告（非特許文献７）、フラーレンに導電性高分子を接続する方法の報告（非特許文献８）がある。
【非特許文献７】
Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ，５８（２００２）２４０５−２４１３
【非特許文献８】
Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．（１９９９）４４３
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来のイオンセンサーでは、一種類の分子に付き一種類のイオンしかセンシングすることができない。このため、一種類の分子で様々なイオン半径を持つ多種類のイオンをセンシングすることができるイオンセンサーが望まれていた。
【０００５】
従って、この発明が解決しようとする課題は、一種類の分子で多種類のイオンをセンシングすることができるイオンセンサーおよびイオンセンシング方法を提供することにある。
この発明が解決しようとする他の課題は、上記のイオンセンサーの原理をスイッチングに応用した新規なスイッチ素子およびスイッチング方法を提供することにある。
この発明が解決しようとするさらに他の課題は、上記のイオンセンサーの原理をイオン担持に応用した新規なイオン担持体およびイオン担持方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明の第１の発明は、
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子を有する鎖状分子を用いた
ことを特徴とするイオンセンサーである。
【０００７】
この発明の第２の発明は、
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にカチオンまたはカチオン性分子を有する鎖状分子を用いた
ことを特徴とするイオンセンサーである。
【０００８】
この発明の第３の発明は、
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子とカチオンまたはカチオン性分子との一方を有する鎖状分子が複数連結されたものを用いた
ことを特徴とするイオンセンサーである。
【０００９】
この発明の第４の発明は、
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子を有する鎖状分子を用い、
鎖状分子がカチオンまたはカチオン性分子に巻き付くことによって第１の分子および第２の分子が互いに近づくことにより電子または励起の授受を行う
ことを特徴とするイオンセンシング方法である。
【００１０】
この発明の第５の発明は、
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にカチオンまたはカチオン性分子を有する鎖状分子を用い、
鎖状分子がアニオンまたはアニオン性分子に巻き付くことによって第１の分子および第２の分子が互いに近づくことにより電子または励起の授受を行う
ことを特徴とするイオンセンシング方法である。
【００１１】
この発明の第６の発明は、
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子とカチオンまたはカチオン性分子との一方を有する鎖状分子が複数連結されたものを用い、
少なくとも一つの鎖状分子がカチオンまたはカチオン性分子とアニオンまたはアニオン性分子との一方に巻き付くことによって第１の分子および第２の分子が互いに近づくことにより電子または励起の授受を行う
ことを特徴とするイオンセンシング方法である。
【００１２】
第１〜第６の発明においては、測定対象となる系にイオンセンサーを接触させたとき、その系にカチオンまたはカチオン性分子あるいはアニオンまたはアニオン性分子あるいはそれらの両者が存在すると、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子を有する鎖状分子はそのカチオンまたはカチオン性分子に巻き付き、分子鎖中にカチオンまたはカチオン性分子を有する鎖状分子はそのアニオンまたはアニオン性分子に巻き付き、それによって第１の分子および第２の分子が互いに近づくことにより電子または励起（エネルギー、励起子）の授受を行う。このように鎖状分子がカチオンまたはカチオン性分子あるいはアニオンまたはアニオン性分子に巻き付いた状態は、一般には、鎖状分子がその分子鎖中に有するアニオンまたはアニオン性分子あるいはカチオンまたはカチオン性分子と系に存在するカチオンまたはカチオン性分子あるいはアニオンまたはアニオン性分子とが非常に穏やかなイオン性の結合で擬似的な錯体を形成した状態と考えることができる。第１の分子および第２の分子が互いに近づくことにより、すなわちそれらの分子間距離が短くなることにより電子または励起の授受が行われるのは、それらの電子雲が互いに重なったり、エネルギー移動が起きやすくなるためである。なお、以上の説明からも明らかであるが、鎖状分子のカチオンまたはカチオン性分子あるいはアニオンまたはアニオン性分子への巻き付き方は、巻き付きによって鎖状分子の両端の第１の分子および第２の分子が互いに近づくことにより電子または励起の授受が行われる限り、カチオンまたはカチオン性分子あるいはアニオンまたはアニオン性分子の円周の一部に巻き付くだけでもよい。
【００１３】
鎖状分子は、その分子鎖中に有するアニオンまたはアニオン性分子あるいはカチオンまたはカチオン性分子がカチオンまたはカチオン性分子あるいはアニオンまたはアニオン性分子と接近したとき、その形が変わることによりそのカチオンまたはカチオン性分子あるいはアニオンまたはアニオン性分子に巻き付くことができ、さらにその両端に第１の分子および第２の分子として必要なものを結合することができる限り、基本的にはどのようなものを用いてもよい。この鎖状分子は、その結合鎖が主としてσ結合で構成されていてそのσ結合の周りの回転の自由度により三次元的にほぼ自由な構造を取ることができるものであることが望ましい。この鎖状分子は、測定対象が水溶液であるような場合には、疎水性相互作用による形状変化を防止するため、親水性であることが望ましい。
【００１４】
鎖状分子の具体的をいくつか挙げると、複数のエチレングリコールがσ結合で結合したエチレングリコール鎖や、
【化１】
2004317214.tif 000003
に示すようなものや、
【化２】
2004317214.tif 000004
に示すように複数の芳香環がσ結合で結合したものなどを用いることができる。この鎖状分子としては、複数のアミノ酸がペプチド結合で結合したポリペプチド鎖を用いることもできる。アミノ酸にはその側鎖によって親水性のものと疎水性のものとがあることから、親水性のアミノ酸を用いてポリペプチド鎖を構成することにより、親水性に優れた鎖状分子を容易に得ることができる。また、親水性のアミノ酸の側鎖には正電荷を持つもの（ヒスチジン、リシン、アルギニン）と負電荷を持つもの（アスパラギン酸、グルタミン酸）とがあることから、その正電荷を持つ側鎖をカチオンまたはカチオン性分子に、その負電荷を持つ側鎖をアニオンまたはアニオン性分子に対応させて考えれば、ポリペプチド鎖を構成するアミノ酸として側鎖が正電荷あるいは負電荷を持つものを用いることによって、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子あるいはカチオンまたはカチオン性分子を有する鎖状分子を容易に得ることができる。しかも、ポリペプチド鎖は、ＤＮＡまたはＲＮＡの塩基配列を利用して所望のアミノ酸配列のものを容易に得ることができる。鎖状分子としてはさらに、複数のヌクレオチドがホスホジエステル結合で結合したポリヌクレオチド鎖（核酸）を用いることも可能である。
【００１５】
鎖状分子の長さは、検出しようとするイオン、すなわちカチオンまたはカチオン性分子あるいはアニオンまたはアニオン性分子に巻き付くことができる限り、基本的にはどのような長さであってもよい。鎖状分子の長さを一つの目安で示すと次のとおりである。主な元素のイオン半径を元素名に続く括弧内にÅ単位で示すと、Ａｌ（０．５４）、Ａｓ（０．４６）、Ａｕ（１．３７）、Ｂａ（１．６１）、Ｃａ（１．１２）、Ｃｒ＋４（０．６２）、Ｃｒ＋６（０．４４）、Ｃｕ（０．７３）、Ｆｅ＋２（０．９２）、Ｆｅ＋３（０．４９）、Ｈｇ（１．１４）、Ｋ（１．６４）、Ｌｉ（０．９２）、Ｍｇ（０．８９）、Ｎａ（１．３９）、Ｚｎ（０．８９）（価数が複数存在しにくいと考えられる元素については価数を省略した）であり、Ｃｒ＋６の０．４４ÅからＫの１．６４Åの範囲内にあることから、イオンの円周では２．７６Åから１０．２９Åの範囲にある。鎖状分子の長さはこのイオンの円周より長ければ基本的には足りると考えられるが、鎖状分子の両端の第１の分子および第２の分子が嵩高いものである場合には、これを考慮して余裕をみるとイオンの円周の２〜３倍程度以上あれば足りると考えられる。鎖状分子の長さは、一般には３０〜４０Å（３〜４ｎｍ）程度あれば、上記の全てのイオンに十分に巻き付くことができると考えられる。一方、鎖状分子の長さが不必要に長すぎると、カチオンまたはカチオン性分子あるいはアニオンまたはアニオン性分子に巻き付いたときに、その両端の第１の分子および第２の分子が互いに近づきにくくなる上、鎖状分子同士の絡み合いも生じやすくなり、イオンセンシングに不都合が生じることから、カチオンまたはカチオン性分子あるいはアニオンまたはアニオン性分子に巻き付くことができ、かつ、巻き付いたときに第１の分子および第２の分子が互いに近づくのに必要最小限の長さにするのが望ましい。
【００１６】
特に鎖状分子がエチレングリコール鎖である場合を考えると、その長さ（計算値）はエチレングリコールの数が３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２のとき、それぞれ１２．０６Å、１５．５７５Å、１９．１２１Å、２２．６４２Å、２６．１８６Å、２９．７０９Å、３３．２４９Å、３６．７７３Å、４０．３１４Å、４３．８３９Åであるので、エチレングリコールの数が９〜１０、余裕をみて９〜１２あれば、上記の全てのイオンに十分に巻き付くことができると考えられる。ただし、例えば、イオン半径が０．４４Åでイオンの円周が２．７６ÅのＣｒ＋６のようなイオン半径が十分に小さいイオンを検出する場合には、エチレングリコールの数が３のエチレングリコール鎖（トリエチレングリコール）でも十分に巻き付くことができると考えられる。従って、エチレングリコール鎖では、検出するイオンの半径にもよるが、エチレングリコールの数は一般には３〜１２である。
鎖状分子の分子鎖中に有するアニオンまたはアニオン性分子あるいはカチオンまたはカチオン性分子としては種々のものを用いることができ、必要に応じて最適なものが選ばれる。
【００１７】
鎖状分子の両端の第１の分子および第２の分子としては、使用する鎖状分子の種類などに応じて最適なものが選ばれる。イオンセンシングの感度の向上を図る観点からは、これらの第１の分子および第２の分子は、鎖状分子と親和性を持たない疎水性を有するものであることが望ましい。これは、鎖状分子がカチオンまたはカチオン性分子あるいはアニオンまたはアニオン性分子に巻き付いていないときに、鎖状分子とその両端の第１の分子および第２の分子とが互いに近づくような形状変化が起きるのを防止するためである。これらの第１の分子および第２の分子としては、典型的には、最高被占軌道（ＨＯＭＯ）のエネルギーが互いに異なるものが用いられる。この場合、ＨＯＭＯのエネルギーが高い方の分子が電子供与性の分子（ドナー分子）、低い方の分子が電子吸引性の分子（アクセプター分子）となる。これらの電子供与性の分子および電子吸引性の分子としては種々のものを用いることができ、使用する鎖状分子の種類などに応じて最適なものが選ばれるが、具体例を挙げると、電子供与性の分子はポルフィリン、フェロセン、キノン、チオフェンなど、電子吸引性の分子はフラーレン、ＴＣＮＱ（７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン）、まだ酸化され得る二価の鉄などである。典型的な一つの例を挙げると、鎖状分子がエチレングリコール鎖であり、その一端に電子供与性の分子としてポルフィリンを有し、他端に電子吸引性の分子としてフラーレンを有するものである。
【００１８】
第１の分子および第２の分子が互いに近づくことによる電子または励起の授受は、例えば、電気化学的測定（サイクリックボルタンメトリ）や光学的測定、例えば蛍光測定により検出することが可能である。このうちサイクリックボルタンメトリは溶液系の電位差を測る際に一般的に行われている測定方法で、電子供与性の分子から電子吸引性の分子にどの程度電子が流れやすくなるかを見積もることができる測定方法である。一方、蛍光測定は、電子供与性分子のもともとの蛍光ピークが弱くなる（消光する）  ことで電子吸引性分子に電子が受け渡されたことを確認することができる測定方法である。
【００１９】
鎖状分子に巻き付いたカチオンまたはカチオン性分子あるいはアニオンまたはアニオン性分子を鎖状分子から離す方法としては、例えば次のような方法を用いることができる。上述のように、鎖状分子がその分子鎖中に有するアニオンまたはアニオン性分子あるいはカチオンまたはカチオン性分子と、この鎖状分子に巻き付いたカチオンまたはカチオン性分子あるいはアニオンまたはアニオン性分子とは、非常に穏やかなイオン性の結合で擬似的な錯体を形成していると考えることができる。従って、カチオンまたはカチオン性分子あるいはアニオンまたはアニオン性分子が巻き付いた鎖状分子を、より強いイオン性の物質が存在する雰囲気に置けば、鎖状分子に巻き付いたカチオンまたはカチオン性分子あるいはアニオンまたはアニオン性分子は鎖状分子から簡単に離れていく。具体的には、例えば、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子を有する鎖状分子がカチオンまたはカチオン性分子に巻き付いたものが溶液中にある場合を考えると、この溶液に強酸性の液体（例えば、含塩酸溶媒）などを加え、分液漏斗など、混合させた後に分離がしやすいものの中に入れるなどすれば、そのカチオンまたはカチオン性分子を簡単に離すことができる。
【００２０】
第３および第６の発明において、複数の鎖状分子は、同一種類のものであっても二種類以上のものであってもよく、また、同一の長さのものであっても異なる長さのものであってもよい。また、複数の鎖状分子には、分子鎖中にカチオンまたはカチオン性分子を有する鎖状分子と、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子を有する鎖状分子とが含まれてもよい。複数の鎖状分子の連結には、好適には、主としてσ結合で構成された分子鎖が用いられる。これは、鎖状分子と同様に、この分子鎖がそのσ結合の周りの回転の自由度により三次元的にほぼ自由な構造をとることができるようにするのが望ましいためである。この分子鎖で連結された複数の鎖状分子は擬似的な高分子と考えることができる。この連結用の分子鎖の長さは、この分子鎖の一端にある第１の分子または第２の分子と他端にある第２の分子または第１の分子とが互いに影響し合わない程度の距離離れるような長さとするのが望ましい。具体的には、この分子鎖の長さは、例えば２０ｎｍ（２００Å）程度以上とするのが望ましい。この分子鎖としては、具体的には、例えばアルキル鎖などを用いることができる。
【００２１】
上記のイオンセンサおよびイオンセンシング方法の原理は、スイッチ素子あるいはスイッチング方法に応用することができ、さらにはイオン担持体あるいはイオン担持方法に応用することもできる。
すなわち、この発明の第７の発明は、
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子を有する鎖状分子を用いた
ことを特徴とするスイッチ素子である。
【００２２】
この発明の第８の発明は、
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にカチオンまたはカチオン性分子を有する鎖状分子を用いた
ことを特徴とするスイッチ素子である。
【００２３】
この発明の第９の発明は、
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子とカチオンまたはカチオン性分子との一方を有する鎖状分子が複数連結されたものを用いた
ことを特徴とするスイッチ素子である。
【００２４】
この発明の第１０の発明は、
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子を有する鎖状分子を用い、
鎖状分子がカチオンまたはカチオン性分子に巻き付くことによって第１の分子および第２の分子が互いに近づくことにより電子または励起の授受を行う
ことを特徴とするスイッチング方法である。
【００２５】
この発明の第１１の発明は、
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にカチオンまたはカチオン性分子を有する鎖状分子を用い、
鎖状分子がアニオンまたはアニオン性分子に巻き付くことによって第１の分子および第２の分子が互いに近づくことにより電子または励起の授受を行う
ことを特徴とするスイッチング方法である。
【００２６】
この発明の第１２の発明は、
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子とカチオンまたはカチオン性分子との一方を有する鎖状分子が複数連結されたものを用い、
少なくとも一つの鎖状分子がカチオンまたはカチオン性分子とアニオンまたはアニオン性分子との一方に巻き付くことによって第１の分子および第２の分子が互いに近づくことにより電子または励起の授受を行う
ことを特徴とするスイッチング方法である。
【００２７】
この発明の第１３の発明は、
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子を有する鎖状分子を用いた
ことを特徴とするイオン担持体である。
【００２８】
この発明の第１４の発明は、
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にカチオンまたはカチオン性分子を有する鎖状分子を用いた
ことを特徴とするイオン担持体である。
【００２９】
この発明の第１５の発明は、
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子とカチオンまたはカチオン性分子との一方を有する鎖状分子が複数連結されたものを用いた
ことを特徴とするイオン担持体である。
【００３０】
この発明の第１６の発明は、
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子を有する鎖状分子を用い、
鎖状分子がカチオンまたはカチオン性分子に巻き付く
ことを特徴とするイオン担持方法である。
【００３１】
この発明の第１７の発明は、
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にカチオンまたはカチオン性分子を有する鎖状分子を用い、
鎖状分子がアニオンまたはアニオン性分子に巻き付く
ことを特徴とするイオン担持方法である。
【００３２】
この発明の第１８の発明は、
互いに異なる第１の分子および第２の分子を両端に有し、かつ、分子鎖中にアニオンまたはアニオン性分子とカチオンまたはカチオン性分子との一方を有する鎖状分子が複数連結されたものを用い、
少なくとも一つの鎖状分子がカチオンまたはカチオン性分子とアニオンまたはアニオン性分子との一方に巻き付く
ことを特徴とするイオン担持方法である。
第７〜第１８の発明においては、その性質に反しない限り、第１〜第６の発明に関連して述べたことが成立する。
【００３３】
上述のように構成された、この発明によるイオンセンサおよびイオンセンシング方法によれば、鎖状分子の長さをセンシングしようとするイオンの種類に応じて適切な長さにすることにより、一種類の鎖状分子で多種類のイオンをセンシングすることができる。
上述のように構成された、この発明によるスイッチ素子およびスイッチング方法によれば、鎖状分子がカチオンまたはカチオン性分子とアニオンまたはアニオン性分子との一方に巻き付くことによって第１の分子および第２の分子が互いに近づくことにより電子または励起の授受を行うことを利用して、スイッチングを行うことができる。
上述のように構成された、この発明によるイオン担持体およびイオン担持方法によれば、鎖状分子がカチオンまたはカチオン性分子とアニオンまたはアニオン性分子との一方に巻き付くことを利用してイオン担持を行うことができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
図１はこの発明の第１の実施形態によるイオンセンサーにおいて用いるセンサー分子を示す。
【００３５】
図１に示すように、このセンサー分子は、エチレングリコール鎖１１の両端に電子供与性分子（ドナー分子）１２および電子吸引性分子（アクセプター分子）１３が化学的に結合した三分子連結分子からなる。エチレングリコール鎖１１はｎ個のエチレングリコール（ＨＯＣＨ２  ＣＨ２  ＯＨ）からなる。ここで、ｎはセンシングしようとするイオンのイオン半径に応じて決定されるが、例えば３〜１２である。電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３は、例えばすでに挙げた分子の中から必要に応じて選ぶことができるが、イオンセンシングの感度の向上を図るためには、好適には、エチレングリコール鎖１１との親和性を持たない疎水性を有する分子が用いられる。このセンサー分子は、エチレングリコール鎖１１の両端に電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３を化学合成の手法により結合させることで容易に得ることができる。
【００３６】
このイオンセンサーにおいては、上記の三分子連結分子からなるセンサー分子は、好適には、分子動力学的に自由度を持った状態で保持される。具体的には、このセンサー分子は、完全に固体になった状態で存在するのではなく、溶液内、ゲル内、あるいは気体内に容器などを用いて保持される。
【００３７】
次に、このイオンセンサーによるイオンセンシングの方法について説明する。図２はこのイオンセンシングの原理を示す。
まず、イオンセンシングを行おうとする系（溶液、気体など）にこのイオンセンサーを接触させる。具体的には、例えば、イオンセンシングを行おうとする溶液にこのイオンセンサーを入れるか、あらかじめイオンセンサーを入れた容器にイオンセンシングを行おうとする溶液を入れる。イオンセンシングを行おうとする系にカチオンまたはカチオン性の分子が存在すると、エチレングリコール鎖１１を構成する各エチレングリコール中の酸素原子はアニオン性を持ち合わせているので、このエチレングリコール鎖１１はそのカチオンまたはカチオン性の分子を包み込むように巻き付いていく（図２中右の図に示す状態）。イオンセンシングを行おうとする系に多種類のカチオンまたはカチオン性の分子が存在する場合には、各センサー分子のエチレングリコール鎖１１として長さが異なるものを用意しておくことにより、その長さに応じた種類のカチオンまたはカチオン性の分子に巻き付く。この巻き付きの結果、エチレングリコール鎖１１の両端の電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３が物理的に互いに近づき、それらの電子雲が互いに重なるようになる。これにより、電子供与性分子１２から電子吸引性分子１３に電子または励起が移動する。この電子または励起の移動は、電気化学的性質または光学的性質の変化を伴うことから、電気化学的測定または蛍光測定により確認が可能である。従って、この電子または励起の移動が測定された場合には、イオンセンシングを行おうとする系にカチオンまたはカチオン性の分子が存在することが分かる。こうして、カチオンまたはカチオン性の分子を検出することができ、イオンセンシングを行うことができる。
【００３８】
上述のようにしてエチレングリコール鎖１１が巻き付いたカチオンまたはカチオン性の分子をエチレングリコール鎖１１から離すためには、言い換えればイオンセンサーをセンシングを行う前の状態に戻すためには、例えば、センサー分子が溶けた溶液に強酸性の液体、例えば含塩酸溶媒などを加えて混合すればよい。
【００３９】
以上のように、この第１の実施形態によれば、エチレングリコール鎖１１の両端に電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３が化学的に結合した三分子連結分子からなる一種類のセンサー分子で他種類のカチオンまたはカチオン性のセンシングを行うことができ、従来にない新規な動作原理に基づくイオンセンサーを実現することができる。
【００４０】
実施例
センサー分子の合成を次のようにして行った。まず、図３に示すように、エチレングリコール鎖１１としてテトラエチレングリコール（図３中のｎ＝１）またはヘキサエチレングリコール（図３中のｎ＝２）を用意し、これにベンゼン中でＳＯＣｌ２  を反応させて両端のＯＨをＣｌに置換する。
【００４１】
一方、エチレングリコール鎖１１の一端に結合させる電子供与性分子１２として、ポルフィリンの一例である５−（４−ｈｙｄｒｏｘｙｐｈｅｎｙｌ），１０，１５，２０−ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｐｏｒｐｈｙｒｉｎ  を図４に示す反応により合成する。
また、エチレングリコール鎖１１の他端に結合させる電子吸引性分子１３として、フラーレンの一例である［６，６］−４−ｈｙｄｒｏｘｙｂｅｎｚｏｐｈｅｎｙｌ−［６０］ｆｕｌｌｅｒｅｎｅを図５に示す反応により合成する。
【００４２】
次に、図３に示す反応により得られた分子と図４に示す反応により得られた分子と図５に示す反応により得られた分子とを図６に示すように反応させる。その結果、エチレングリコール鎖（テトラエチレングリコールまたはヘキサエチレングリコール）の両端に５−（４−ｈｙｄｒｏｘｙｐｈｅｎｙｌ），１０，１５，２０−ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｐｏｒｐｈｙｒｉｎ  および［６，６］−４−ｈｙｄｒｏｘｙｂｅｎｚｏｐｈｅｎｙｌ−［６０］ｆｕｌｌｅｒｅｎｅが結合した三分子連結分子が合成された。
【００４３】
上述のようにして合成されたセンサー分子を分光グレードのベンゼンを精製した溶媒に溶かし、この溶液にチオ硫酸カリウム由来のカリウムイオン（Ｋ＋  ）を０から１２０モル％加え、このカリウムイオンにエチレングリコール鎖を巻き付かせた。この状態でセンサー分子の蛍光測定を行った結果を図７に示す。カリウムイオンへのエチレングリコール鎖の巻き付きにより、その両端のポルフィリン（５−（４−ｈｙｄｒｏｘｙｐｈｅｎｙｌ），１０，１５，２０−ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｐｏｒｐｈｙｒｉｎ）およびフラーレン（［６，６］−４−ｈｙｄｒｏｘｙｂｅｎｚｏｐｈｅｎｙｌ−［６０］ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）が互いに近づくことにより、ポルフィリンからフラーレンに電子または励起の移動が起こる結果、ポルフィリン由来の蛍光が失われるが、図５はその消光が定量的に起こっていることを示している。これは、この消光の様子から溶液中のカリウムイオンの濃度の測定が可能であることを意味する。
【００４４】
次に、この発明の第２の実施形態によるイオンセンサーについて説明する。
図８はこのイオンセンサーにおいて用いるセンサー分子を示す。
図８に示すように、このセンサー分子は、エチレングリコール鎖１１の両端に電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３が化学的に結合した三分子連結分子が連結用鎖状分子１４を介して複数連結されたものであり、擬似的な高分子構造を有する。各三分子連結分子のエチレングリコール鎖１１の長さ（例えば、ｎ＝３〜１２）は互いに同一であってもよいが、ここでは、一つのセンサー分子で他種類のイオンのセンシングを可能とするため、これらの三分子連結分子のエチレングリコール鎖１１には、各イオンのセンシングに最適な長さのものが含まれるようにする。より具体的には、例えば、仮に、互いにイオン半径が大きく異なる二種類のカチオンまたはカチオン性の分子のセンシングを行う場合を考えると、少なくとも一つの三分子連結分子のエチレングリコール鎖１１はイオン半径が小さい方のカチオンまたはカチオン性の分子に巻き付くのに最適な長さとし、他の少なくとも一つの三分子連結分子のエチレングリコール鎖１１はイオン半径が大きい方のカチオンまたはカチオン性の分子に巻き付くのに最適な長さとする。連結用鎖状分子１４としては、好適には、主としてσ結合で構成された回転自由度が高いものが用いられ、具体的には例えばアルキル鎖が用いられる。また、この連結用鎖状分子１４の長さは、この連結用鎖状分子１４を介して互いに隣接する三分子連結分子同士が互いに影響し合わない程度の長さであることが望ましく、具体的には例えば２０〜３０ｎｍ程度とする。
センサー分子の上記以外のことは第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４５】
次に、このイオンセンサーによるイオンセンシングの方法について説明する。図９はこのイオンセンシングの原理を示す。
まず、イオンセンシングを行おうとする系（溶液、気体など）にこのイオンセンサーを接触させる。いま、例えば、イオンセンシングを行おうとする系に互いにイオン半径が大きく異なる二種類のカチオンまたはカチオン性の分子が存在するとすると、イオン半径が小さい方のカチオンまたはカチオン性の分子への巻き付きに最適な長さのエチレングリコール鎖１１がそのカチオンまたはカチオン性の分子に巻き付くとともに、イオン半径が大きい方のカチオンまたはカチオン性の分子への巻き付きに最適な長さのエチレングリコール鎖１１がそのカチオンまたはカチオン性の分子に巻き付く（図９中下の図に示す状態）。この巻き付きの結果、各三分子連結分子のエチレングリコール鎖１１の両端の電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３が物理的に互いに近づいてそれらの電子雲が互いに重なることにより電子供与性分子１２から電子吸引性分子１３に電子または励起が移動し、これが電気化学的測定または蛍光測定により確認されることでカチオンまたはカチオン性の分子を検出することができ、イオンセンシングを行うことができる。
イオンセンシングの方法の上記以外のことは、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４６】
この第２の実施形態によれば、一種類の一つのセンサー分子で多種類のカチオンまたはカチオン性のセンシングを行うことができ、従来にない新規な動作原理に基づくイオンセンサーを実現することができる。また、このセンサー分子は擬似的な高分子構造を有するため、連結用鎖状分子１４を適切な長さにすることにより、ゲル化が可能であり、取り扱いが容易になる利点もある。
【００４７】
次に、この発明の第３の実施形態によるスイッチ素子について説明する。図１０にこのスイッチ素子を示す。
図１０に示すように、このスイッチ素子は、第１の実施形態のイオンセンサーにおけるセンサー分子と同様な構成のスイッチ分子を用い、その両端の電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３にそれぞれ分子配線１５および分子配線１６を結合したものである。分子配線１５および分子配線１６としては、例えば導電性高分子を用いることができる。エチレングリコール鎖１１、電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３については第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４８】
次に、このスイッチ素子のスイッチングの方法について説明する。
このスイッチ素子においては、例えば、少なくともそのエチレングリコール鎖１１の部分がカチオンまたはカチオン性の分子が存在する溶液に接触するようにする。エチレングリコール鎖１１がカチオンまたはカチオン性の分子に巻き付いていない場合には、エチレングリコール鎖１１の両端の電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３は互いに離れており、それらの電子雲が互いに重なっていないため、電子供与性分子１２から電子吸引性分子１３に電子または励起が移動せず、電子供与性分子１２と電子吸引性分子１３との間は絶縁状態にある。この状態がスイッチオフの状態である。次に、エチレングリコール鎖１１がカチオンまたはカチオン性の分子に巻き付くと、エチレングリコール鎖１１の両端の電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３が物理的に互いに近づいてそれらの電子雲が互いに重なり、電子供与性分子１２から電子吸引性分子１３に電子または励起が移動するようになる。このとき、電子供与性分子１２と電子吸引性分子１３との間は導通状態にあり、従ってこのスイッチ素子を介して分子配線１５と分子配線１６との間に電流が流れる。
【００４９】
図１１は、電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３の最低空軌道（ＬＵＭＯ）および最高被占軌道（ＨＯＭＯ）のエネルギーと、電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３の電子雲が互いに重なった状態のＬＵＭＯおよびＨＯＭＯのエネルギーとを示す。上記のスイッチオンの状態では、この電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３の電子雲が互いに重なった状態のＬＵＭＯのエネルギー準位は分子配線１５、１６のフェルミエネルギーとほぼ一致しており、このエネルギー準位を介してそれらの間で電子または励起の移動が起きる。
【００５０】
スイッチオンの状態からスイッチオフの状態に戻すためには、エチレングリコール鎖１１が巻き付いたカチオンまたはカチオン性の分子を第１の実施形態と同様な方法でエチレングリコール鎖１１から離せばよい。
【００５１】
この第３の実施形態によれば、エチレングリコール鎖１１の両端に電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３が化学的に結合した三分子連結分子からなるスイッチ分子を用いてスイッチングを行うことができ、従来にない新規な動作原理に基づくスイッチ素子を実現することができる。
【００５２】
実施例
スイッチ分子および分子配線１５、１６の合成を次のようにして行った。
第１の実施形態の実施例と同様に、エチレングリコール鎖１１としてテトラエチレングリコールまたはヘキサエチレングリコール、電子供与性分子１２としてポルフィリン、電子吸引性分子１３としてフラーレンを用意する。
ポルフィリンを用いて、図１２〜図１４に示す手順でポルフィリン−ポリチオフェン誘導体を合成し、電子供与性分子１２としてのポルフィリンに導電性高分子からなる分子配線１５が結合したものを得た（非特許文献７参照）。また、フラーレンを用いて、図１５に示すように、電子吸引性分子１３としてのフラーレンに導電性高分子からなる分子配線１６が結合したものを得た（非特許文献８参照）。
【００５３】
第１の実施形態の実施例と同様の方法で、エチレングリコール鎖１１としてのテトラエチレングリコールまたはヘキサエチレングリコール、電子供与性分子１２としてのポルフィリンに導電性高分子からなる分子配線１５が結合したもの、および、電子吸引性分子１３としてのフラーレンに導電性高分子からなる分子配線１６が結合したものを結合して、分子配線１５、１６を有する三分子連結分子からなるスイッチ素子を合成した。
【００５４】
次に、この発明の第４の実施形態によるスイッチ素子について説明する。図１６にこのスイッチ素子を示す。
図１６に示すように、このスイッチ素子は、第１の実施形態のイオンセンサーにおけるセンサー分子と同様な構成のスイッチ分子を用い、その一端の電子吸引性分子１３に分子配線１５および分子配線１６を結合し、他端は自由端としたものである。分子配線１５および分子配線１６としては、例えば導電性高分子を用いることができる。エチレングリコール鎖１１、電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３については第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５５】
次に、このスイッチ素子のスイッチングの方法について説明する。
このスイッチ素子においては、例えば、少なくともそのエチレングリコール鎖１１の部分がカチオンまたはカチオン性の分子が存在する溶液に接触するようにする。第３の実施形態と同様に、エチレングリコール鎖１１がカチオンまたはカチオン性の分子に巻き付いていない状態がスイッチオフの状態である。次に、エチレングリコール鎖１１がカチオンまたはカチオン性の分子に巻き付くと、エチレングリコール鎖１１の両端の電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３が物理的に互いに近づいてそれらの電子雲が互いに重なり、電子供与性分子１２から電子吸引性分子１３に電子または励起が移動するようになる。この電子または励起は分子回路上で見ると余剰のものであるので、分子配線１５と分子配線１６との間が導通状態となる。この状態がスイッチオンの状態である。
【００５６】
図１７は、電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３のＬＵＭＯおよびＨＯＭＯのエネルギーと、電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３の電子雲が互いに重なった状態のＬＵＭＯおよびＨＯＭＯのエネルギーと、分子配線１５、１６のエネルギー準位とを示す。上記のスイッチオンの状態では、電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３の電子雲が互いに重なった状態のスイッチ分子のＬＵＭＯのエネルギー準位は分子配線１５、１６のフェルミエネルギーとほぼ一致しており、このエネルギー準位を介してそれらの間で電子または励起の移動が起きる。
スイッチオンの状態からスイッチオフの状態に戻す方法は第３の実施形態と同様である。
この第４の実施形態によれば、第３の実施形態と同様に、従来にない新規な動作原理に基づく分子スイッチ素子を実現することができる。
【００５７】
次に、この発明の第５の実施形態によるイオン担持体について説明する。
このイオン担持体は、第１の実施形態によるイオンセンサーと同様に、図１に示す三分子連結分子からなる。そして、このイオン担持体のエチレングリコール鎖１１を第１の実施形態と同様にしてカチオンまたはカチオン性分子に巻き付かせ、イオン担持を行う。
この第５の実施形態によれば、一種類の分子で多種類のイオンを担持することができる。このイオン担持体は、例えば、所望の材料を作製する際の原料として用いることができる。
【００５８】
次に、この発明の第６の実施形態によるイオン担持体について説明する。
このイオン担持体は、第２の実施形態によるイオンセンサーと同様に、図８に示す、エチレングリコール鎖１１の両端に電子供与性分子１２および電子吸引性分子１３が化学的に結合した三分子連結分子が連結用鎖状分子１４を介して複数連結されたものからなる。そして、このイオン担持体の各エチレングリコール鎖１１を第２の実施形態と同様にしてカチオンまたはカチオン性分子に巻き付かせ、イオン担持を行う。
この第５の実施形態によれば、一種類の一つの分子で多種類のイオンを担持することができる。このイオン担持体は、例えば、所望の材料、特に複数の構成元素を用いた材料を作製する際の原料として好適に用いることができる。
【００５９】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００６０】
例えば、上述の実施形態において挙げた数値、構造、物質、原料、反応などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、構造、物質、原料、反応などを用いてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によるイオンセンサーおよびイオンセンシング方法によれば、一種類の分子で多種類のイオンをセンシングすることができる。また、この発明によるスイッチ素子およびスイッチング方法によれば、新規な動作原理に基づいてスイッチングを行うことができる。さらに、この発明によるイオン担持体およびイオン担持方法によれば、新規な動作原理に基づいてイオン担持を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態によるイオンセンサーにおいて用いるセンサー分子を示す略線図である。
【図２】この発明の第１の実施形態によるイオンセンサーによるイオンのセンシング方法を説明するための略線図である。
【図３】この発明の第１の実施形態によるイオンセンサーにおいて用いるセンサー分子の合成方法を説明するための略線図である。
【図４】この発明の第１の実施形態によるイオンセンサーにおいて用いるセンサー分子の合成方法を説明するための略線図である。
【図５】この発明の第１の実施形態によるイオンセンサーにおいて用いるセンサー分子の合成方法を説明するための略線図である。
【図６】この発明の第１の実施形態によるイオンセンサーにおいて用いるセンサー分子の合成方法を説明するための略線図である。
【図７】この発明の第１の実施形態によるイオンセンサーにおいて用いるセンサー分子の蛍光測定の結果を示す略線図である。
【図８】この発明の第１の実施形態によるイオンセンサーにおいて用いるセンサー分子を示す略線図である。
【図９】この発明の第２の実施形態によるイオンセンサーによるイオンのセンシング方法を説明するための略線図である。
【図１０】この発明の第３の実施形態によるスイッチ素子を示す略線図である。
【図１１】この発明の第３の実施形態によるスイッチ素子のスイッチング方法を説明するための略線図である。
【図１２】この発明の第３の実施形態によるスイッチ素子において用いるスイッチ分子の合成方法を説明するための略線図である。
【図１３】この発明の第３の実施形態によるスイッチ素子において用いるスイッチ分子の合成方法を説明するための略線図である。
【図１４】この発明の第３の実施形態によるスイッチ素子において用いるスイッチ分子の合成方法を説明するための略線図である。
【図１５】この発明の第３の実施形態によるスイッチ素子において用いるスイッチ分子の合成方法を説明するための略線図である。
【図１６】この発明の第４の実施形態によるスイッチ素子を示す略線図である。
【図１７】この発明の第４の実施形態によるスイッチ素子のスイッチング方法を説明するための略線図である。
【符号の説明】
１１…エチレングリコール鎖、１２…電子供与性分子、１３…電子吸引性分子、１４…連結用鎖状分子、１５、１６…分子配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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