2017 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of fundamental technology for liquid-phase single-molecule collision/reaction system
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15K13318
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
北森 武彦 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (60214821)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 拡張ナノ空間 / 化学反応 / 溶液物性 / 表面効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者らは、ガラスのナノ加工／低温接合、fL/秒の圧力流体制御、単一分子検出など、100 nmの拡張ナノ空間の基盤技術を世界に先駆けて実現して、支配的な表面効果による様々なユニークな溶液物性・化学特性を明らかにしてきた。そこで本研究では、10 nmスケールの流路とその中で支配的な壁面―分子間の電荷反発などの表面効果を利用して単一分子の輸送経路を制御し、ひいては確実な単一分子衝突・反応システムという化学における理想的な反応ツールを実現するための基盤技術を開発することを目的としている。
これまでにナノ加工における電子線露光条件やドライエッチングの条件を検討して、10 nmスケールのガラスの流路作製技術を確立した。また、加熱温度と時間を制御することで拡張ナノ流路表面のシラノール密度を制御できることも検証した。一方、研究を進める中で、ナノ流路に溶質分子が導入されないことを見出した。これは、静電力による溶質分子と流路表面の相互作用や流路サイズによるエントロピーの効果などが関係していると考えられる。
そこで平成29年度は、溶質電荷と表面電荷による静電相互作用に着目して、溶質分子を拡張ナノ流路に導入する際の溶質分子挙動を評価した。その結果、溶質電荷と流路表面電荷との関係により拡張ナノ流路への溶質分子の導入率が変化することを明らかにした。ガラスの流路表面の電荷は負に帯電しているため、溶質電荷が負のときには反発力により導入率が40%となり、逆に溶質電荷が正のときは引力により導入率が100%よりも大きくなった。これは拡張ナノ空間に単一分子を導入して輸送経路を制御するには表面電荷の制御が必要であることを示す極めて重要な知見である。
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Research Products
(5 results)
