分子認識機能電極のメゾスコピックパターンニング

本研究の目的は、分子レベルで構造が制御された分子認識表面を有し、かつ、サブミクロンからサブミリメーターにわたるメゾスコピック領域において規則的なパターンを有するミクロ電極を作製し、パターンに特徴的な電気化学特性を発現することにある。本申請者は、様々な高分子の希薄溶液を電極などの固体基板上にキャストして得られるフィルム中で、数百ナノメーターから致百ミクロンにわたるいわゆるメゾスコビック領域において、規則的に二次元配列したドットやライン、ハニカム状のネットワークなど様々な構造が形成されることを見いだした。また、核酸塩基を親水部に有する両親媒性化合物から形成される単分子膜が、DNA中と同様に相補的な塩基対を形成し、きわめて高い分子認識能を有することを見いだしている。そこで、核酸塩基や多糖類を有する自己組織性高分子膜によって電極表面を構造的に修飾したミクロ電極を作り、核酸や蛋白質との特異的な相互作用を電気化学的な手法によって検出するシステムを構築する。すでに前年度の研究において、キャスト過程で自発的に形成される高分子のハニカムパターンを鋳型として金のマイクロアレーの作製に成功した。本年度は種々のチオール化合物による金マイクロアレー表面の選択的な修飾と化学力顕微鏡による観察を行った。アクリル酸とドデシルアクリルアミドのラジカル共重合によって得た両親媒性高分子の希薄なクロロフォルム溶液を高湿度下でITO上にキャストしてハニカム構造を作製した。高分子パターン上に金をコーティングしたのちクロロフォルム中で超音波洗浄、さらに界面活性剤で洗浄してポリマーを除去することで、ヘキサゴナル配列した直径約2ミクロンの金ドットのアレーを作製した。ポリマーを完全に除去せずに絶縁層として残し、金コートしたカンチレバーを用いてコンタクトモードによるAFM測定で導電性の二次元マッピングに成功した。核酸塩基を有する長鎖チオール誘導体を合成し、電気化学的還元脱着反応から金電極表面への吸着量を見積もったところ、ほぼ単分子層でSAMを形成することがわかった。

本研究の目的は、分子レベルで構造が制御された分子認識表面を有し、かつ、サブミクロンからサブミリメーターにわたるメゾスコピック領域において規則的なパターンを有するミクロ電極を作製し、パターンに特徴的な電気化学特性を発現することにある。本申請者は、様々な高分子の希薄溶液を電極などの固体基板上にキャストして得られるフィルム中で、数百ナノメーターから致百ミクロンにわたるいわゆるメゾスコビック領域において、規則的に二次元配列したドットやライン、ハニカム状のネットワークなど様々な構造が形成されることを見いだした。また、核酸塩基を親水部に有する両親媒性化合物から形成される単分子膜が、DNA中と同様に相補的な塩基対を形成し、きわめて高い分子認識能を有することを見いだしている。そこで、核酸塩基や多糖類を有する自己組織性高分子膜によって電極表面を構造的に修飾したミクロ電極を作り、核酸や蛋白質との特異的な相互作用を電気化学的な手法によって検出するシステムを構築する。すでに前年度の研究において、キャスト過程で自発的に形成される高分子のハニカムパターンを鋳型として金のマイクロアレーの作製に成功した。本年度は種々のチオール化合物による金マイクロアレー表面の選択的な修飾と化学力顕微鏡による観察を行った。アクリル酸とドデシルアクリルアミドのラジカル共重合によって得た両親媒性高分子の希薄なクロロフォルム溶液を高湿度下でITO上にキャストしてハニカム構造を作製した。高分子パターン上に金をコーティングしたのちクロロフォルム中で超音波洗浄、さらに界面活性剤で洗浄してポリマーを除去することで、ヘキサゴナル配列した直径約2ミクロンの金ドットのアレーを作製した。ポリマーを完全に除去せずに絶縁層として残し、金コートしたカンチレバーを用いてコンタクトモードによるAFM測定で導電性の二次元マッピングに成功した。核酸塩基を有する長鎖チオール誘導体を合成し、電気化学的還元脱着反応から金電極表面への吸着量を見積もったところ、ほぼ単分子層でSAMを形成することがわかった。