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。

电化学STM，将电化学细胞与扫描探针显微镜与原子水平上的真实空间分辨率相结合，形成了一个界面，该界面在原子水平上调节结构和表面状态。特别是，我们旨在使用电化学方法来建立一种原子层的外延法，该方法允许在原子层上进行结构调节（吸附，取向生长等）。此外，进行研究的目的是进行基础研究，以实现高度敏感的化学传感器，该传感器可以在使用该方法形成的结构调节界面上安排和修复特定方向的特定分子物种，并可以识别特定的分子。今年研究的结果如下。 （1）使用电化学STM（有效与工作相关的测量值的测量）对隧道现象进行了详细分析，显示了原子尺度上电化学调节固体表面（金属和无机固体）的功能接口状态（电气双层的诱导速率）。通过将隧道光谱添加到电化学STM中，对电化学调节的固体表面（金属和无机固体）的功能接口状态（电气双层的诱导率（等）的诱导速率）在原子尺度上进行了评估，表明表面仅在-0.6V至 +0.3V和 +0.3V和 +0.3V的范围内稳定。 AU/水溶液接口。 （相反，据报道5EV在AU/真空中。）（2）在电极表面上短链DNA低聚物的吸附结构，该结构已在上面进行了调节（不仅是地形结构，而且表面吸附状态也受到严格控制）。揭示了有或没有S取代磷酸位点和AU电极的DNA分子之间界面和结合态的差异。特别是，根据存在或不存在硫取代基，STM图像发生了显着更改。 （1）s-取代的DNA和Au电极：ρ（e）是由Au-S之间的强共价键成像的。 （2）S-取代的无DNA和AU电极：由于弱结合力，STM图像被模糊，发现有效屏障高度φ的变化主要是STM成像。

项目成果

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。

T.Kawai: "High resolution STM imaging of nucleic acid base molecules on solid surfaces:the subatrate effects" Journal of the Korean Physical Society. 31. S44-S46 (1997)

T.Kawai：“固体表面上核酸碱基分子的高分辨率 STM 成像：底物效应”韩国物理学会杂志。

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。