ナノ構造機能性表面を用いた分子認識センサ受容部の開発

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本研究では,化学センサ開発において,最も身近で柔軟な化学物質認識を行っている生体の分子認識に着目し,そこで行われているナノ構造を利用した分子間力による分子認識を行うためのセンサ表面の開発を行った.本研究ではナノ構造表面として,電荷移動相互作用を認識する分子ワイヤセンサ表面を形成した.これは,電荷に偏りをもつ電子受容体と電子供与体が互いに接近したときに形成する電荷移動錯体を利用したセンサ表面である.電子受容体や電子供与体は単独では導電性は低いが,互いに部分的に電荷が移動することによって不完全に満たされた電子準位が発生し,導電性の高い電荷移動錯体を形成する.金属ナノパーティクルに架橋した電子供与性分子を用いて分子ワイヤを構築し,電荷移動相互作用によって分子ワイヤの導電性が変化することから電子受容性分子の吸着を捉えることができる.ナノパーティクルの作成には,スパッタ堆積法による金属薄膜形成の初期過程に見られる不連続な島状構造を利用した.この電極と抵抗測定装置を用いてガスフロー系センサを組み立て,複数のサンプルガス(爆発物として測定需要のあるニトロ化合物など)を測定したところ,センサの応答は俊敏であり,サンプルの電子供与性/受容性の識別を行えているという結果が得られた.このことから,電荷移動相互作用を認識する分子ワイヤセンサを構築できたといえる.