2021 Fiscal Year Research-status Report
液中原子分解能AFM探針の革新：分子精密設計および単分子評価によるアプローチ
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21K18871
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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) |
古山 渓行 金沢大学, 物質化学系, 准教授 (30584528)
雲林院 宏 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (40519352)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 液中原子間力顕微鏡 / AFM探針 / defocused imaging |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原子間力顕微鏡（AFM）に用いる探針の終端構造を単原子レベルで精密設計することで、液中原子分解能AFM像の解釈を「推測」から「原子・分子スケールで理解する」ことへ進化させることを目指している。探針先端の精密設計は液中AFM計測の再現性を大幅に向上することにも繋がるため、専門家でなくても液中原子スケールAFM計測が実現できる汎用レベルの基盤的分析手法へ発展できる。そこで構造有機化学分野の精密分子設計の知見から、観察試料と相互作用する探針先端が高い再現性で同じ化学構造を持ったAFM探針を調製する方法論を検討してきた。探針先端に取り付ける骨格構造には三角錐の頂点に3つの架橋構造と1つの終端構造を持ついくつかの剛直分子を候補として計画し、テトラフェニルメタン分子やその他の骨格構造の有機合成を行なった。またシリコン製探針の先端への架橋方法について、シラン化やホスホン酸を用いたカップリング反応条件の検討・最適化を進めた。さらに探針先端に骨格構造を取り付けた後の評価手法として、終端構造に蛍光分子を導入し、3次元分子配向に加えて回転・揺らぎなどのダイナミクスを直接計測できるdefocused imagingを実施するための装置設計を実施した。AFM装置と蛍光観察装置を融合したシステムにより探針先端の1分子スケール評価を実現するために、アクティブ除振台にAFMと同時に配置できる光学系の構築を完了した。
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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
AFM探針に取り付ける骨格構造として複数の候補分子の有機合成や、表面修飾のためのカップリング反応の検討を進めた。また探針先端の1分子スケール評価に向けてアクティブ除振台上にAFM装置と同時に設置できる光学系の構築も完了し、おおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
骨格構造の候補となる剛直分子の評価、選定を完了し、AFM探針としての評価手法の確立を目指す必要があると考えている。探針先端に取り付けた蛍光分子の配向・ダイナミクスを分析するdefocused imagingについては先行して準備を進めており、探針先端のカップリング反応条件が確立できれば直ちに評価できる体制が整っている。
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| Causes of Carryover |
本年度中に探針先端へ蛍光分子の架橋実験を実施する計画であったが、カップリング反応の検討を重点的に行なう計画に変更することにした。このため翌年度分として請求した助成金は、高輝度・高安定な蛍光分子の購入に使用する計画である。
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