2017 Fiscal Year Annual Research Report
Conical gradient junctions of dendritic redox-active molecular arrays on electrodes
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15K04590
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| Research Institution | Ryukoku University |
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Principal Investigator |
河内 岳大 龍谷大学, 理工学部, 准教授 (70447853)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノ表面・界面 / 自己組織化単分子膜 / 有機ー金属接合 / 分子配列 / 電荷輸送 / 分子テンプレート |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに、ビオローゲンを樹状に配列した分子骨格の頂点部（apical, A）または基底部（basal, B）にω-メルカプトデシル基を位置選択的に導入することで、レドックス分子の密度勾配を精密に制御した自己組織化単分子膜（SAM）を金基板上に作製することに成功している。前年度は、作製したSAMについて電気化学測定、液状インジウム-ガリウム合金を電極としたJ-V測定およびコンダクティブAFM測定を行い、有機分子密度勾配の向きによる整流性について検討したものの、明確な差を議論するには至らなかった。これらの伝導性評価の検討を行う中で、SAMの安定性について調査する必要が生じたため、本年度はビオローゲン樹状分子の金表面上への吸脱着挙動を詳細に検討した。第3世代のビオローゲン樹状配列分子でω-メルカプトデシル基を頂点部に導入したA3の吸着は、アセトニトリル/エタノール（1/1、v / v）混合溶媒中では数分以内に飽和に達した（A3濃度2mM）。アルカンチオールのSAM形成機構に見られる長鎖アルキル基の再配列は、A3では観測されなかった。次に、得られるA3-SAMを種々の溶媒に浸漬し、A3分子の脱着挙動を調べた。その結果、A3-SAMはアルカンチオールSAMよりも脱離が急速に進行することがわかった。例えば、水を溶媒に用いた場合、A3-SAMの脱離速度定数kは5.9 x 10-4 s-1となり、アルカンチオールSAMよりも一桁大きい。一方、NaNO3のような電解質を添加すると脱離が抑制されることがわかった。電解質により、樹状分子間の静電反発が遮蔽されるためと考えられる。100 mM NaNO3中のA3-SAMは、アルカンチオールSAMよりも安定であった。この脱離現象を利用して、ビオローゲン樹状分子の表面密度をコントロールすることに成功した。
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