放射光励起反応による新ナノ反応場の構築とSTMによる評価

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12440202
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 宇理須 恒雄 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 教授 (50249950)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野々垣 陽一 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助手 (40300719)
• Keywords: 放射光エッチング / ナノ反応場 / 自己組織化反応 / バイオセンサー / チャンネルタンパク質 / アンジュレータ / STM / 脂質二重膜

Research Abstract

放射光によるナノ反応場の構築とそのSTMによる評価の成果の応用として、平成13年度よりナノ反応場における「生体機能性物質の自己組織化反応」のサブテーマを追加した。平成15年度は、さらにそのテーマが発展し、神経伝達物質を検出するバイオセンサー素子の製作に着手した。具体的には、シリコン基板表面にFIBと放射光エッチングとを組み合わせてナノホール電極を構成し、その表面にチャンネルタンパク質を再構成した脂質二重膜を自己組織的に(ベシクルフュージョンにより)堆積することにより製作する。それぞれのテーマについて、平成15年度の研究実績の概要を報告する。
(1)放射光表面反応のSTMによる評価:放射光エッチングにおいて励起波長依存性の測定は永年の悲願である。この測定を実現する事が本テーマのそもそもの目的であったが、15年度やっと(分子研放射光装置のアップグレードが達成され)波長可変アンジュレータビームラインの建設と、専用の(探針直下にアンジュレータビームを照射できる)超高真空STM装置の立ち上げを完了した。最近、水素終端Si表面に放射光を照射し、STMで原子像の観察に成功し、Si(111)表面については、Si(100)表面とは異なり、Si-H結合が照射により切断されるという結果が得られた。今後励起波長依存性を測定し反応機構の解明を行う。
(2)生体ナノ反応場の形成とバイオセンサー素子の製作。
チャンネルタンパク質を含む脂質二重膜をシリコン基板上に集積したバイオセンサー素子の製作を具体的な目標として、素子構造を設計するとともに製作のための要素技術開発を進めた。放射光エッチングによるシリコン表面のピンポイント微細加工、有機自己組織単分子膜をアンカーとしたベシクルフュージョンによる脂質二重膜の形成、シリコン表面の-COOH化を利用したタンパク質分子のパターン配列化などの技術を開発した。

Research Products

• [Publications] Sam Dylan More: "Hydrophobic/hydrophilic interactions of cytochrome C with functionalized self-assembled monolayers on silicon"Surf.Sci.. 532-535. 993-998 (2003)
• [Publications] Changshun Wang: "Patterning SiO_2 thin films using synchrotron radiation stimulated etching with a Co contact mask"J.Vac.Sci.Technol.. B21. 818-822 (2003)
• [Publications] Shusaku Yamamura: "Reflection absorption spectroscopy using CoSi_2 buried metal layer substrate made by wafer-bonding"Jpn J.Appl.Phys.. 42. 3942-3945 (2003)
• [Publications] Changshun Wang: "Synchrotron radiation stimulated etching SiO_2 thin films with a Co contact mask for the area-selective deposition of self-assembled monolayer"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. 4016-4019 (2003)
• [Publications] T.Kanbara: "N-channel field effect transistors with fullerene thin films and their application to a logic gate circuit"Chem.Phys.Lett.. 379. 223-229 (2003)
• [Publications] Zhi-Hong Wang: "Three pairs of doublet bands assigned to SiH_2 scissoring modes observed in H_2O-induced oxidation of Si(100) surfaces"Phys.Rev.. B69. 045309-045315 (2004)
• [Publications] Morio Takizawa: "Deposition of DPPC monolayers by Langmuir-Blodget method on SiO_2 surfaces covered by octadecyltrichlorosilane self-assembled monolayer islands"Chem.Phys.Lett.. 385. 220-224 (2004)
• [Publications] Ryugo Tero: "Deposition of phospholipid layers on SiO_2 surface modified by alkyl-SAM islands"Appl.Surf.Sci.. in printing. (2004)
• [Publications] Yan-Jun Li: "Deposition of undecenoic acid self-assembled monolayers on H-Si (111) surfaces studied by AFM"Appl.Surf.Sci.. in printing. (2004)
• [Publications] Md.Mashiur Rahman: "Shrinking of spin-on-glass films induced by synchrotron radiation and its application to the 3-D microfabrications"Jpn.J.Appl.Phys.. in printing. (2004)
• [Publications] Yong-Hoon Kim: "Characterization of dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC)/cholesterol Langmuir-Blodgett monolayers investigated by AFM and FT-IR"Jpn.J.Appl.Phys.. in printing. (2004)
• [Publications] 宇理須 恒雄: "ナノテクノロジーハンドブック(4-4、ナノエッチングプロセス)"オーム社. 929(6) (2003)