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

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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．