化学力顕微鏡の開発

化学力显微镜的开发

• 批准号: 07554037
• 负责人: 梅澤 喜夫
• 金额: $ 9.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 1997
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07554037/
• 关键词: AFM; 自己集合単分子膜; 配位結合; 表面pKa; 化学修飾探針; 金属硫化物単結晶表面; 分子間相互作用; 原子間力顕微鏡(AFM); 自己集合単分子膜(self-assembled monclayer; SAMs); ナノ化学センサー

平成9年度においては,化学修飾探針による相互作用力の直接測定が行える方法論の提案を目的とした研究を行った.まず,化学修飾探針による配位結合に基づく化学種の認識を目的として,水溶液中のイオンと自己集合単分子膜(SAMs)表面の官能基との相互作用に由来する力の測定を行った.すなわち,末端に遷移金属と強い配位結合を形成するmethylsulfanyl基を持つシラン化合物に基づくSAMsを修飾したAFM探針と基板との吸着力を,水溶液中のAg^+の濃度を変化させながら測定した.その結果,吸着力は,5mM付近のAg^+濃度までは増加するが,さらにAg^+濃度を増加させると減少した.この結果は,methylsulfanyl基を末端に持つSAMs修飾Si基板表面の接触角がAg^+濃度の増加に伴い減少するという結果(官能基がAg^+と結合し電荷を持つことに起因していると考えられる)とは全く反応していない.このような吸着力の増加は,一つの銀イオンに対して基板・探針双方の官能基が挟み込むように配位する相互作用力が働くことに由来すると考えられる.すなわち以上の結果は,化学修飾探針を用いることで,配位結合の力を直接測定できることを示している.また,H^+と水素結合を形成するamino基,2-imidazolin-1-yl基を末端に持つシラン化合物に基づくSAMsについても,水溶液中のH^+濃度を変化させて同様の吸着力・接触角測定を行った.その結果,H^+濃度の増加に伴う,官能基のプロトン化による接触角の減少が観測され,それに対応して電荷の反発によると考えられる吸着力の減少が観測された.さらに,両者の官能基のpK_aの違いに応じて,吸着力および接触角の減少が観測されるH^+濃度の違いがあることが分かった.この結果は,化学修飾探針を用いた吸着力測定が,単分子膜表面の表面pK_aの測定に適用できることを示している.

Pp.47-53 9 year に お い て は, chemically modified probe に よ る interaction の directly line が え る methodology proposed の を purpose と し た を line っ た. ま ず, chemically modified probe に よ る coordinate bond に base づ く chemical kind の know を purpose と し て, in aqueous solution, is の イ オ ン と their collection 単 の molecular membrane (SAMs) surface of functionality と の for each other With に origin す の る force measurement line を っ た. す な わ ち, end に migration strong metal と い coordinate bond を form す る methylsulfanyl base を hold つ シ ラ ン compound に base づ く SAMs を modified し た AFM probe と substrate と の emphatically を absorption, ^ の Ag + を の concentration in aqueous solution - the さ せ な が ら determination し た. そ の results , focus on は absorption, 5 mm ^ pay nearly の Ag + concentration ま で は raised plus す る が, さ ら ^ に Ag + concentration を raised さ せ る と reduce し た. こ の results は methylsulfanyl base を end に hold つ の SAMs modified Si substrate surface contact Angle ^ が Ag + concentration の raised に with い reduce す る と い う results (faculties が Ag ^ + と combining し charge を hold つ こ と に cause し て い る と exam え ら れ る) と は く all the 応 し て い な い. こ の よ う な emphatically の raised は requirement by absorption, an つ の silver イ オ ン に し seaborne て substrate, probe the の functionality が carry み 込 む よ う に ligand す る interaction が 働 く こ と に origin す る と exam え ら れ る. す な わ ち は の results above, Learn modified probe を with い る こ と で, coordinate bond force の を directly で き る こ と を shown し て い る. ま た, H ^ + と water element combination を form す る amino group, 2 - imidazolin - 1 - yl base を end に hold つ シ ラ ン compound に base づ く SAMs に つ い て も, を の H ^ + concentration in aqueous solution - the さ せ て with Others in suction line, focus on contact Angle, determination of を っ の た. そ の as a result, the concentration of H ^ + の raised に with う, functionality, の プ ロ ト ン change に よ る contact Angle の reduce が 観 measuring さ れ, そ れ に 応 seaborne し の て charge against 発 に よ る と exam え ら れ る emphatically の reduce absorption が 観 measuring さ れ た. さ ら に, who struck の functionality の pK_a の violations い に 応 じ て, suck on お よ び Contact Angle の reduce が 観 measuring さ れ る H ^ + concentration の violations い が あ る こ と が points か っ た. こ は の results, chemically modified probe を with い た focus on measuring が absorption, molecular membrane surface 単 の surface pK_a の determining に application で き る こ と を shown し て い る.

项目成果

Kenichi Yagi: "Channel Mimetic Sensing Membranes for Alkali Metal Cations Based on Oriented Monolayers of Calixarene Esters." J. Electroanal. Chem. and Interfacial Electrochem.(in press).

Kenichi Yagi：“基于杯芳烃酯定向单层的碱金属阳离子通道模拟传感膜。”

K.P.Xiao,et al.: "A Chloride Ion-Selective Solvent Polymeric Membrane Electrode based on a Hydrogen Bond Forming Ionophore." Anal.Chem.,. (in press).

K.P.Xiao 等人：“基于氢键形成离子载体的氯离子选择性溶剂聚合物膜电极”。

M.Sugawara,et al.: "Concentration of Dopamine by Proton-Driven Uphill Transport Using Lasalocid A as the Carrier." Anal.Sci.,. 12. 331-335 (1996)

M.Sukawara 等人：“使用拉沙洛西德 A 作为载体，通过质子驱动的上坡运输来浓缩多巴胺。”

Modoka Namba: "Molecular Resolution Images of a Calix [6] arene from Atomic Force Microscopy." Langmuir. 11. 635-638 (1995)

Modoka Namba：“来自原子力显微镜的 Calix [6] 芳烃的分子分辨率图像。”

Koji Tohda: "Cation Permselectivity at the Phase Boundary of Ionophore-Incorporated Solvent Polymeric Membranes as Studied by Optical Second Harmonic Generation." Analytical Chemistry. 34. 570-577 (1995)

Koji Tohda：“通过光学二次谐波产生研究离子载体溶剂聚合物膜相界的阳离子选择性渗透性。”