2020 Fiscal Year Annual Research Report
３次元走査型AFMによる局所水和計測と疎水性相互作用の増強・抑制メカニズム解明
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20H02689
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
淺川 雅 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 准教授 (90509605)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
生越 友樹 京都大学, 工学研究科, 教授 (00447682)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 疎水性相互作用 / 原子間力顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は疎水性表面に存在する固定化イオンが疎水性相互作用を「増強」もしくは「抑制」する調節機構を明らかにするために、固定化イオン周辺に存在する局所水和の構造・物性変化を理解することが目的である。まず疎水性平面モデルとして分子設計が容易で定量的な議論が可能であると考えているアルカンチオール自己組織化膜を用いた疎水性表面の調製方法を検討した。末端が疎水性のメチル基の分子に加えて電荷を持つアルカンチオール分子を用いて自己組織化膜の調製方法を検討した後、液中周波数変調原子間力顕微鏡（FM-AFM）で観察したところ、自己組織化膜を形成する溶液の条件に応じて分子の配向・密度を制御できることを確認できた。アルカンチオール分子が基板に対して水平に配向した構造では、直鎖アルキルからなる疎水部と末端電荷部が規則的に分離したモデル表面として利用できる。これを3次元走査型原子間力顕微鏡（3D-AFM）で観察したところ、アルカンチオール自己組織化膜の表面化学構造に依存した特徴的な3次元力分布が可視化された。現在、局所的な力分布の僅かな違いを理解するための解析プログラムの作成に着手している。今後、電荷の密度やイオン種の異なる疎水性モデルを調製し、得られた3次元力分布から疎水性相互作用の増強・抑制メカニズムを考察する。また研究課題の後半に取り組むことを計画している疎水性空間モデルとして、ピラー[n]アレーンの分子設計と合成にも取り組んだ。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
疎水性平面モデルの調製方法を検討し、その液中周波数変調原子間力顕微鏡および3次元走査型原子間力顕微鏡を用いた相互作用力分布の計測を達成したおり、ほぼ計画通りに進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、さまざまな疎水性平面モデルおよび疎水性空間モデルの3次元走査型原子間力顕微鏡による計測により多くのデータが得られる。その相互作用力分布データに含まれる疎水性相互作用に関わる種々の特徴パラメータを効率的に抽出する解析プログラムの開発が重要であると考えている。疎水性モデルの調製、AFM計測に加えて、解析プログラムの開発も主要課題として平行して推進する必要があると考えている。
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