電解質溶液で満たされたマイクロ流路に、外部より電場を印加すると微弱なイオン電流が生じます。流路の構造によって電場の強弱が変化し、帯電した微粒子や生体高分子は電場による静電気力を受けて輸送されることが確かめられています。粒子を効率よく輸送し、また検知するためには、流路内部の電場分布を理解することが重要になります。

【成果】

ガラス管を伸長してその先端径を1µm以下とし、そこに電解質液と銀塩化銀(Ag-AgCl)線を挿入したマイクロガラス電極を用いて流路内部の局所的な電場を計測し、さらに導電率を導出して塩濃度の特定に成功しました。

＜詳細＞

ガラス管の2連管(2本のガラス管を束ねたもの)を伸長し、一方に緩衝液を他方に電解質溶液を充填することでイオンダイオードを形成し、試料液のpHを測定することに成功しました(図1)。マイクロガラス電極を用いてpHの異なる試料液の電流電圧特性を測定した結果、1.68から9.18のpH値を識別可能であることから、酸からアルカリまで広範囲の測定が可能です。

従来より、ガラス表面にはプロトン選択性があることが知られており、pH測定にはガラス電極が用いられてきましたが、微小な針状の電極とすることで、その先端径(約1µm)程度の局所的な測定が可能です。また、微小電流条件下での測定であることから、従来の平衡状態での測定に比べて安定で短時間での測定が可能です(図2)。

《出典》図1、2：K. Doi, N. Asano and S. Kawano, Scientific Reports 10, 4110 (2020)