伝導度計測に基づく単一分子スケールにおける表面電位三次元計測法の開発

基于电导率测量的单分子尺度表面电势三维测量方法的发展

• 批准号: 21H01959
• 负责人: 西野 智昭
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01959/
• 关键词: 単分子接合; STM; 電気化学; 電気二重層; DNA

近年，ナノ科学・テクノロジーへの興味の高まりを背景に，優れた機能を有するnmスケールの微小構造体が盛んに開発されている．これに伴い，微小構造体の化学的特性，物性の計測を可能とする，高い空間分解能を有する分析法が強く求められている．固体最表面に対しては原子スケールにおける計測法が精力的に開発されている一方，高さ方向に空間分解能を有する計測法は未踏領域として残されている．そこで，本研究では，多岐にわたる化学現象に関与する表面電位に着目し，電極最表面だけでなく，高さ方向にもサブnmオーダーの空間分解能を有する表面電位の三次元計測法を開発することを目的とする．開発する手法では，単分子電位計を開発しこれをDNAに結合させることにより表面からの高さを規定し，高さ分解能を実現する．令和3年度においては，足場となるDNAの伝導特性，および電極への結合様式について検討した．令和4年度では，これらの知見に基づき，単分子電位計としてMBを導入したDNA（MB-DNA）の伝導特性を評価した．走査型トンネル顕微鏡を用いた単分子電気伝導計測によりMB-DNAはMB未修飾DNAに比べ伝導度が低下すること，またこれはトンネル障壁の増加に起因することを明らかにした．さらに，電気化学環境下，電極電位に依存してMB-DNAの単分子伝導度が変化することが分かった．

In recent years, the interest of science and technology has been greatly enhanced in the background, and excellent functions have been developed in the development of micro structures. The chemical properties and physical properties of micro-structures can be measured by analytical methods with high spatial decomposition energy. On the surface of solids, atomic energy is measured in the open field of energy, on the one hand, and spatial energy is measured in the open field of energy in the high direction. In this study, the surface potential of the electrode surface was measured by three-dimensional measurement method, which was used to measure the spatial resolution energy of the electrode surface in the direction of height. The method of development is to develop a single molecular potentiometer for DNA binding, surface and high resolution. In the third year of this year, the DNA conduction characteristics of the foot field and the combination mode of the electrode are discussed. In the fourth year of this year, the basic knowledge of MB DNA (MB-DNA) was evaluated. To investigate the cause of the increase in the molecular conductivity of MB-DNA unmodified DNA using microscopes. In addition, under the electrochemistry environment, the electrode potential depends on the molecular conductivity of MB-DNA.

项目成果

Molecule‐Electrode Interfaces Controlled by Bulky Long‐Legged Ligands in Organometallic Molecular Wires

有机金属分子线中大体积长腿配体控制的分子电极界面

• DOI: 10.1002/admi.202202464
• 发表时间: 2023
• 期刊: Advanced Materials Interfaces
• 影响因子: 5.4
• 作者: Tanaka Yuya;Bae Yeana;Ogasawara Fumiya;Suzuki Keita;Kobayashi Shuji;Kaneko Satoshi;Fujii Shintaro;Nishino Tomoaki;Akita Munetaka
• 通讯作者: Akita Munetaka

A Metal Alkynyl Molecular Wire with PN ligands: Synthesis, Isomerization, Physical Properties and Single-Molecule Conductance

• DOI: 10.1016/j.ica.2022.121211
• 发表时间: 2022-09
• 期刊: Inorganica Chimica Acta
• 影响因子: 2.8
• 作者: Yuya Tanaka;A. Okamoto;S. Fujii;T. Nishino;M. Akita

Single-Molecule Electric Switching Induced by Acid-base Reaction

酸碱反应诱导的单分子电开关

• DOI: 10.1246/cl.210088
• 发表时间: 2021
• 期刊: Chemistry Letters
• 影响因子: 1.6
• 作者: Yoshihara Yuki;Fujii Shintaro;Higashibayashi Shuhei;Kiguchi Manabu;Nishino Tomoaki
• 通讯作者: Nishino Tomoaki

αテルチオフェン単分子接合の表面増強ラマン散乱による構造解析

表面增强拉曼散射对α-三噻吩单分子结的结构分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 小林柊司;金子哲;西野智昭
• 通讯作者: 西野智昭

SERS計測によるナフタレンチオール二量体の電子輸送特性の解明

通过 SERS 测量阐明萘硫醇二聚体的电子传输特性

• 发表时间: 2022
• 作者: Lin Haifeng;Kasai Nahoko;Xu Ning;Nakajima Hizuru;Kato Shungo;Zeng Hulie;Lin Jin-Ming;Mao Sifeng;Uchiyama Katsumi;本間 寛治，金子 哲，塚越 一仁，西野 智昭
• 通讯作者: 本間 寛治，金子 哲，塚越 一仁，西野 智昭