二次元配向分子膜修飾電極の構築とその電極反応の解明

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化学修飾電極に関するほとんどの研究は原子スケールで乱れた電極表面を用いて行われており、吸着配向状態もスペクトルによる平均情報のみに基づいていた。本研究では吸着に基づく自己組織化を利用して高度に配列制御された化学修飾膜を単結晶金属電極表面に構築し、原子・分子レベルで制御された電極表面が基質選択性、反応性、生成物の制御等にどう影響するかを明らかにすることを目的として研究を行い、以下の成果を得た。1) 気液界面を利用したフラーレンエピタキシャル分子膜の作成気液界面に展開したフラレーン分子膜を単結晶金表面に移し取ることによりエピタキシャル薄膜が作成できることを明らかにした。C60だけではなく、C70及び混合膜においても蒸着により作成されたものと本質的に同様なエピタキシャル薄膜が作成できた。作成されたフラレーン修飾電極は、溶液中で安定であり、グラファイトやダイヤモンド電極と並ぶ3番目の炭素電極として利用可能のであることを示した。2) ホスト・ゲスト反応の直接観察吸着を利用したシクロデキストリン類の配向固定化を検討した。基盤の選択及び電極電位の設定による吸着力と自己組織力の適当なバランスを設定すると、金属単結晶表面でシクロデキストリンが自己組織化しチューブ状の構造を作ることが明らかとなった。ポリロタキサンにおいても観察されているチューブ状の構造が包接されるポリマーなしに生成したことは、制御した吸着をうまく利用することで、分子の自己組織化を誘起できることを示している。