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電気化学発光(ECL)

1960
  • David M. Hercules
科学者と電気化学装置による実験室での電気化学発光実験。.

(画像はイメージです)

電気化学発光、または電気化学発光(ECL)は、電極表面で開始された化学反応から光が生成されるプロセスです。電気化学的に生成された種は、 高エネルギー 電子移動 励起状態を形成する反応であり、緩和時に発光する。化学発光の分析上の利点(低バックグラウンド、高感度)と、電気化学的トリガーによる精密な制御を兼ね備えている。

典型的な ECL システムでは、[latex]Ru(bpy)_3^{2+}[/latex] のようなルテニウム (II) 錯体などの安定な前駆体分子が使用されます。この錯体と共反応物 (例えば、トリプロピルアミン、TPA) を含む溶液中の電極に電圧を印加すると、両方の種が電極表面で酸化されます。酸化された TPA はプロトンと電子を失って、非常に還元性の高いラジカル中間体になります。このラジカルは、非常に発熱性の高い反応で、酸化されたルテニウム錯体、[latex]Ru(bpy)_3^{3+}[/latex] に電子を移動させます。この電子移動は非常にエネルギーが高いため、生成した [latex]Ru(bpy)_3^{2+}[/latex] を電子的に励起された状態、[latex][Ru(bpy)_3^{2+}]^*[/latex] に促進します。この励起状態はその後基底状態へと緩和し、約620 nmの光子を放出します。ECLの最大の特長は、時間的・空間的な制御が可能であることです。反応は電圧が印加された時のみ、電極表面でのみ起こるため、バックグラウンドノイズが劇的に低減され、アトモルレベルまで検出可能な高感度検出が可能になります。この特性により、ECLは現代の生物分析アッセイにおいて強力なツールとなっています。

UNESCO Nomenclature: 2202
物理化学

タイプ

化学プロセス

混乱

増分

使用法

広く普及している

前駆物質

  • 化学発光の発見
  • ポテンショスタットの開発と現代電気化学
  • 安定な有機金属錯体(例:ルテニウムビピリジン)の合成
  • 電子移動反応の理解(マーカス理論)

アプリケーション

  • 臨床診断における免疫測定法およびDNAプローブアッセイ
  • 創薬におけるハイスループットスクリーニング
  • 食品および水の安全性検査
  • 生物兵器の検出
  • research in molecular biology

特許:

  • US4849333
  • US5238808

潜在的なイノベーションのアイデア

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歴史的背景

電気化学発光(ECL)

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1960-05-16
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(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

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