電極表面上における有機薄膜の電位誘起相転移フロント表面伝搬の実時間追跡

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550794
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 相樂 隆正 長崎大学, 大学院・生産科学研究科, 助教授 (20192594)
• Keywords: 電極表面 / 有機薄膜 / 相転移 / 表面伝搬 / ビオロゲン / デンドリマー / 両親媒性長鎖分子 / 長鎖分子集合組織

Research Abstract

1.ヘプチルビオロゲン(HV)の二次元ファラデー相転移を検討した。HVがHOPG電極ベーサル面電極で示すスパイク応答は、酸化体ガス状吸着膜と還元体凝縮単分子膜との間の一次相転移として理解できた。ダブル電位ステップに対する可視光反射過渡応答を用い、一次相転移に特有の双安定電位領域内の酸化体/還元体の存在比を追跡し、1:1の共存状態を生成できた。さらに、双安定電位領域の広さは分子間相互作用の強さによって実際に制御できることを明らかにした。プローブ電極列を用いた界面電位差変化測定から相転移フロントの動きを追跡するための測定系の構築に成功したが、感度は不十分であった。また、蛍光顕微観察やレーザーを使って局所的な反射を追跡する方法によっても相転移フロントの把握は困難であった。
2.末端に電位応答性の吸脱着活性基をもつ長鎖分子の吸着層における相変化挙動を、アルキル長鎖の末端に4-ピリジル基またはイミダゾリル基を持つ分子を合成し、Au(111)単結晶電極表面で検討した。いずれの分子も、コンパクトな単分子層から、脱着した凝集状態に至る相変化を起こしたが、その電位依存性のパターンは分子構造に敏感に依存した。末端基のほか、アミド基の有無と分子内位置、pH、炭酸イオンの共存、展開膜への電極の水平付着回数の効果などを解明した。また、光散乱等の分光電気化学的手法によっても電位による吸着層の状態変化を追跡することができた。
3.デンドリマー吸着層の電位による相変化を、外殻表面全ての末端を4-ピリジル基で修飾したPAMAMデンドリマーについて、Au(111)電極表面で追跡した結果、電位変化に応答した部分的吸脱着と末端基の吸着配向変化に対応するシグナルを得た。このようなデンドリマーの動きの可逆制御は、世界に先駆けて可能になった。また、コアに蛍光色素を入れたデンドリマーを用いた測定を実施した。

Research Products

• [Publications] Takamasa Sagara: "Characteristics of faradaic phase transition of an adsorption layer of heptyl viologen at a basal plane HOPG electrode"Journal of Electroanalytical Chemistry. 524-525・0. 68-76 (2002)
• [Publications] Takamasa Sagara: "Dynamic Dendrimer at Electrified Interface : Potential Dependent Adsorption-Desorption and Reorientation of a 4-Pyridyl-Modified PAMAM Dendrimer"Chemical Communications. 2002・8. 2116-2117 (2002)
• [Publications] 相樂隆正: "電極表面上で機能するデンドリマー"高分子加工. 52・2. 57-62 (2003)
• [Publications] 相樂隆正: "電極表面上における分子集合組織やナノクラスターの電位による動的挙動制御"表面科学. 25・2. 98-103 (2004)
• [Publications] Takamasa Sagara: "Double potential step chrono-reflectometory approach to bi-stable potential region of the faradaic phase transition of heptyl viologen at a HOPG electrode"Journal of Electroanalytical Chemistry. (未定). (2004)