ペニシリン（Penicillin G、PG）は広域β-ラクタム系抗生物質として、その過剰使用による環境残留問題が深刻化しており、迅速かつ高感度な検出手法の開発が急務となっている。本研究では、サブコンポーネント自己組織化戦略により、集合誘起発光（AIE）活性を有する四面体型金属有機ケージ（Cage Zn）を構築した。核磁気共鳴、質量分析、分子シミュレーションなどの手法を用いてその構造を体系的に解析した。研究により、Cage Znは溶媒の極性依存性発光挙動とAIE特性を示し、蛍光情報の可逆的な暗号化および復号化に成功した。さらに重要なのは、Cage Znが高感度なPG検出のための蛍光プローブとして機能し、1∶1の化学量論比で結合し、静的消光機構によって最大95％の蛍光消光効率を実現し、分子動力学シミュレーションによりホスト-ゲスト包接作用の自発性が確認された点である。本研究は、低コストなAIE超分子材料の構築、抗生物質残留検出およびスマート発光材料開発に新たな示唆を提供する。

金属有機ケージ;集合誘起発光;情報暗号化;ペニシリン認識