電気化学原子層エピタキシ-による分子認識機能界面の創成

电化学原子层外延创建分子识别功能界面

• 批准号: 09237241
• 负责人: 田畑 仁
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09237241/
• 关键词: 構造規制電極; 電気化学STM; トンネル顕微鏡; DNA; 電気二重層; バリアハイト; STS

電気化学セルと文字どおり原子レベルでの実空間分解能を持つ走査プローブ顕微鏡を組み合わせた電気化学STMにより、原子レベルで構造および表面状態を規制した界面を形成する。特に、原子層単位での構造規制(吸着、配向成長等)が可能な電気化学的手法による原子層エピタキシ-手法の確立を目指す。また、本手法を用いて形成した構造規制界面で、特定の分子種をある配向で配列、固定したり、特定の分子を認識できる高感度化学センサの実現の基礎研究を行うことを目的として研究を実施した。本年度の研究成果は以下のとおりである。(1)電気化学STMを利用したトンネル現象の詳細な解析(実効的仕事関係の測定)により、電気化学的に構造規制した固体表面(金属や無機固体)の機能界面の状態(電気2重層の誘導率等)を原子スケールで明らかにした。電気化学STMにトンネルスペクトロビ-を付加することにより、電気化学的に構造規制した固体表面(金属や無機固体)の機能界面の状態(電気2重層の誘導率等)を原子スケールで評価し、-0.6Vから+0.3Vの範囲では表面は安定に存在すること、AU/水溶液界面ではAu固体表面の仕事関数が約1.5eVしかないことを明らかにした。(これに対し、Au/真空では5eVと報告されている。)(2)上記構造規制(トポッグラフィックな構造だけでなく、表面吸着状態を厳密に制御した)した電極表面上への、短鎖DNAオリゴマーの吸着構造を明らかにした。リン酸サイトへのS置換が有・無のDNA分子とAu電極の界面・結合状態の差が明らかになった。特に、硫黄置換基の有無によりSTM像が大きく変化した。(1)S置換有DNAとAu電極:強いAu-S間の共有結合によりρ(E)がイメージングされる。(2)S置換無DNAとAu電極:弱い結合力の為に、STM像は不鮮明であり、主に実効的バリアハイトφの変化がSTMイメージングされていることが分かった。

Electrochemistry, atomic structure and surface state regulation, interface formation, etc. In particular, the structural regulation of atomic layer units (adsorption, alignment growth, etc.) is possible to establish electrochemical methods for the atomic layer structure. This method is used to form structural regulation interfaces, to align specific molecular species, to fix specific molecular species, to recognize highly sensitive chemical species, and to carry out basic research. This year's research results are as follows. (1)Detailed analysis of electrochemistry STM utilization (measurement of practical relationships), electrochemistry, structural regulation, and functional interface states of solid surfaces (metal and inorganic solids)(induction of electrochemistry 2 layers, etc.) The structural regulation of electrochemistry and the state of the functional interface of solid surface (metal and inorganic solid)(inductivity of electrochemistry layer, etc.) are evaluated by atomic temperature,-0.6V to +0.3V, and the existence of stable surface. The dependence of AU/water solution interface on Au solid surface is about 1.5eV. (For example, Au/vacuum is 5eV.) (2)The structure regulation mentioned above is related to the adsorption structure on the surface of the electrode and the short chain DNA. The difference between DNA molecule and Au electrode interface and binding state is obvious. Special, sulfur substitution group has no change in STM image. (1)S Substitution of DNA and Au electrodes: strong Au-S consensus binding, ρ(E),. (2)S Substitution without DNA and Au electrode: weak binding force, STM image is not clear, main effect is changed, STM image is changed, STM image is changed.

项目成果

川合知二: "STMで固体表面のDNA分子を観る、動かす" SUT BULLETIN. 7. 22-27 (1997)

Tomoji Kawai：“使用 STM 观察和移动固体表面上的 DNA 分子”SUT BULLETIN。

川合知二: "走査トンネル顕微鏡(STM)でDNAを操る" 現代化学. No.321(12月号). 25-33 (1997)

Tomoji Kawai：“用扫描隧道显微镜 (STM) 操作 DNA”，Gendai Kagaku 第 321 期（1997 年 12 月号）。

川合 知二: "水素結合を介したDNA塩基分子の2次元超構造形成" 表面科学. 3月号. (1998)

Tomoji Kawai：“通过氢键形成 DNA 基础分子的二维超结构”《表面科学》3 月号。

M.Kasaya,: "Scannning tunneling microscopy and molecular orbital calculation of pentacene molecules adsorbed on the Si(100)2x1 surface" Surface Science. (1998)

M.Kasaya，：“吸附在 Si(100)2x1 表面上的并五苯分子的扫描隧道显微镜和分子轨道计算”表面科学。

M.Kasaya: "Scannning tunneling microscopy and molecular orbital calculation of organic molecules adsorbed on the Si(100)2x1 surface" Surface Science. (1998)

M.Kasaya：“吸附在 Si(100)2x1 表面上的有机分子的扫描隧道显微镜和分子轨道计算”表面科学。