2006 Fiscal Year Annual Research Report
機能性カンチレバーを有する原子間力顕微鏡によるナノ固体表面反応の制御
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16310072
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
小林 健吉郎 静岡大学, 工学部, 教授 (20153603)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前田 康久 静岡大学, 工学部, 助教授 (00159138)
冨田 靖正 静岡大学, 工学部, 助教授 (50303532)
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| Keywords | 原子間力顕微鏡 / ナノデバイス / 反応制御 / 光触媒 / 分子認識 / DNA / SAM |
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| Research Abstract |
原子間力顕微鏡のカンチレバーに様々な機能を付加して、化学反応をナノスケールで制御し、このナノパターンを高速で大量に転写する方法についても検討した。また、DNAの塩基配列制御を高速で認識するために、DNAを伝導性の基盤に保持する方法を探索した。
1、Ti02基板上でのナノ光触媒の開発
Ti02単結晶上に堆積させたステアリン酸膜を真空蒸着法により作成し、正の電圧を印加しながらTi02-有機薄膜表面に紫外線照射したところ、選択的にその領域の有機物が分解した。このAFM支援光触媒リングラフの空間分解能は30nm程度と極めて良好であった。
2、高速でナノパターンを光触媒反応で転写するリングラフを確立するために、スパッタリング法で極めて平坦な表面を持つ非晶質Ti02薄膜を作成した。この非晶質Ti02の光触媒能をOTS/Siの接触角変化で評価した。高い酸素分圧と低真空3x10^<-2>Torrで作成した試料では、紫外線照射5分以内でOTSの完全分解が実現している。これは、高真空状態ならびに大きな高周波出力では、ターゲットから放出された酸素負イオンが薄膜に打ち込まれ、欠陥準位を形成するためである。注目すべき点は、非晶質でありながら高い光触媒を有することであり、酸化チタンナノクリスタルの存在が示唆される。この非晶質Ti02を用いてパターンの転写を検討したところ、30秒の紫外線照射でOTSの部分分解が起こり始め、パターンの転写が進むことを確認された。しかし、パターンの空間分解能は充分でなく、その原因として生成したH202が光照射によりOHラジカルを生じためと考えられる。
3、分子認識カンチレバーを構築するため、金コートされたカンチレバー上にアミノチオフェノールの自己組織化膜を作成し、金基板との間の電流-電圧特性を測定した。また、DNAを保持するため、Ti02単結晶表面にクリスタルバイオレットの色素を吸着させて、電気特性ならびに表面形態を測定した。カンチレバーのたわみ量を調整することにより、有機色素の存在をI-V特性から評価することができた。
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