物理化学：溶液中の1分子電気化学反応の直接撮像

化学反応は、個々の分子が生成物に変換されるという観点から概念化されがちだが、通常は、分子集団の平均的挙動を探る実験において観測される。単一分子法は、集団平均の枠を超えて、反応の位置、経路、ダイナミクスの統計的分布を明らかにする。これは、規定された位置において高い空間分解能で個々の反応を操作・観測する光学トラップや走査型プローブ顕微鏡法によって、また、高スループットの単一分子測定を可能にする超高感度光検出器を用いる現代の光学的方法によって示されてきた。しかし、1分子溶液化学の効果的なプロービングは、いまだに困難である。今回我々は、水溶液中の1分子電気化学反応の光学的撮像と、それを用いた超解像顕微鏡法を実証する。この方法は、電極で電気化学的に生成されるルテニウム錯体が関与する化学発光反応を利用しており、このため、バックグラウンド信号が確実に最小となる。これによって、個々の反応の電気化学発光の単一光子を直接捉えることと、生細胞の接着ダイナミクスを高い時空間分解能で撮像する超解像電気化学発光顕微鏡法の開発が可能になった。我々は、今回の方法が、電気化学反応の基礎的理解を深めるとともに、バイオアッセイや細胞撮像への応用に役立つようになると予想する。

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