電極表面上で有機超薄膜が相転移する動的分子機構の解明

高配向熱分解性グラファイト（HOPG）電極やAu(111)単結晶電極上でビオロゲン超薄膜が起こす相転移現象の動的な分子機構の解明に取り組んだ。ビオロゲン相転移の動的機構を様々なスケールで捉えるための手法として、一次相転移における相転移フロントの伝搬過程を蛍光顕微で動画として把握することを狙った。その実現に向けて、ビオロゲンが電極上で相転移する前後で、蛍光発光が変化する蛍光プローブ系構築を目指した。その取り組みの中で、ビオロゲン還元体同士の分子間pi-piスタッキング相互作用と還元体分子とアニオン間の静電相互作用のバランスによって相転移の機構が変化することを見出し、主な成果を論文と学会で発表した。KCl水溶液中のAu (111)電極上におけるジフェニルビオロゲン（dPhV）は、二段階の相転移を起こし、その挙動は共存Cl－の濃度に強く支配されることを見出した。ER測定やCl－の濃度依存性の結果から、一段階目の相転移はdPhV2+とCl－の吸脱着過程による秩序－無秩序相転移であり、二段階目の相転移はdPhVの一電子酸化還元を伴うファラデー相転移であると結論した。EC-STM観測の結果から、dPhV2+はAu(111)上のCl－のunderlayer上に吸着して二層膜を形成しており、dPhV還元体は分子間pi-pi相互作用によって列をなし、それがストライプ状に配列して2D凝縮膜を形成していることがわかった。この成果はフルペーパーの学術論文として発表した（T. Higashi, T. Kawamoto, S. Yoshimoto, T. Sagara, J. Phys. Chem. C, 2015, 119, 1320-1329）。

高配向熱分解性グラファイト（HOPG）電極やAu(111)単結晶電極上でビオロゲン超薄膜が起こす相転移現象の動的な分子機構の解明に取り組んだ。ビオロゲン相転移の動的機構を様々なスケールで捉えるための手法として、一次相転移における相転移フロントの伝搬過程を蛍光顕微で動画として把握することを狙った。その実現に向けて、ビオロゲンが電極上で相転移する前後で、蛍光発光が変化する蛍光プローブ系構築を目指した。その取り組みの中で、ビオロゲン還元体同士の分子間pi-piスタッキング相互作用と還元体分子とアニオン間の静電相互作用のバランスによって相転移の機構が変化することを見出し、主な成果を論文と学会で発表した。KCl水溶液中のAu (111)電極上におけるジフェニルビオロゲン（dPhV）は、二段階の相転移を起こし、その挙動は共存Cl－の濃度に強く支配されることを見出した。ER測定やCl－の濃度依存性の結果から、一段階目の相転移はdPhV2+とCl－の吸脱着過程による秩序－無秩序相転移であり、二段階目の相転移はdPhVの一電子酸化還元を伴うファラデー相転移であると結論した。EC-STM観測の結果から、dPhV2+はAu(111)上のCl－のunderlayer上に吸着して二層膜を形成しており、dPhV還元体は分子間pi-pi相互作用によって列をなし、それがストライプ状に配列して2D凝縮膜を形成していることがわかった。この成果はフルペーパーの学術論文として発表した（T. Higashi, T. Kawamoto, S. Yoshimoto, T. Sagara, J. Phys. Chem. C, 2015, 119, 1320-1329）。