新規機能性光応答'分子探針'の開発とその応用展開

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光異性化能がある針状分子を非接触原子間力顕微鏡(NC-AFM)の'探針'として用い、その分子探針先端の構造を光照射によってtrans-cis異性化させることで、同一領域の異なる相互作用力を検出し、表面構造の情報から化学的相互作用のみを分離抽出するという手法の開発に取り組んだ。平成19年度は、新規合成に成功したカルボン酸を先端官能基にした化学種識別探針を用いて、二酸化チタン表面のNC-AFM測定を行い、従来の水素結合マッピングに比べ格段に高分解能であるサブナノメートルスケールでの水素結合マッピングに成功した。分子探針を用いた同一領域のdual Imagingから、trans型探針の方がcis型探針の場合よりも、表面水酸基上での力が大きく観察され、この変化が照射光の波長切り替えに応じて可逆的に観測されたことから、cis型探針では表面to[ographyを反映した画像が、trans型では表面水酸基との水素結合により、表面水酸基がより顕著に画像化されたと言え、高分解能で水素結合識別を実証した。さらに、この高分解能での水素結合識別能を分子種識別へと応用するために、シュウ酸と酢酸という二種のカルボン酸から成る混合有機膜のNC-AFM測定を行った。試料作製には、低酸素・低水分な雰囲気が必要であったため、備品として購入したグローブボックスを用いた。混合分子膜の分子探針による同一領域のdual Iagingから、trans型探針の方がcis型探針の場合よりも、シュウ酸分子上での力が大きく観察され、水素結合形成が可能であるシュウ酸分子識別に成功した。これらの研究成果を国際学会2報、国内学会3報で発表し、口頭発表した表面科学会においては、講演奨励賞(ステューデント部門)を受賞し、高評価を得た。現在、これらの成果を学術論文(2報)に投稿中である。