2015 Fiscal Year Annual Research Report
固液界面ポテンシャルで制御される生体分子配列の機能のダイナミクス
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25286016
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
田中 正俊 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90130400)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大野 真也 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00377095)
大野 かおる 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40185343)
関谷 隆夫 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60211322)
宮内 良広 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, その他部局等, 講師 (70467124)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / 表面・界面物性 / ナノバイオ / 光物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究計画に従って、下記の(1)-(3)を進めた。
(1) アミノ酸等の生体分子ならびに関連する有機分子をAu電極表面に配列させ，ポテンシャルを制御しながら分子配列の挙動を様々な方法で測定した．Au(110)表面，Au(111)表面については完全に規定された表面が得られなかったため，機械研磨及び電解研磨した多結晶表面を用いた．有機分子としては，含硫アミノ酸cysteine, 及び含硫複素環式化合物thiophenol, 4-mercaptobenzoicacid, 4-aminothiophenolを用いた．サイクリックボルタンメトリー（CV）によって表面反応の起こる電位を確認した後，表面差分反射分光スペクトルを測定し，ポテンシャルによる電子状態の変化をin-situリアルタイム観測した．
(2) 有機分子が吸着したAu表面について，様々な荷電状態・構造に対応する電子状態の第一原理計算を行った．まず，Vienna Ab Initio Simulation Packageによって最適構造を決定し，時間依存密度汎関数法によりこの構造に対応する電子遷移の振動子強度を計算し，表面反射分光スペクトルで観測される構造の帰属を行った．電子状態計算の妥当性を判断するため，含硫有機分子α-sexithiopeneを吸着させて価電子帯及び内殻の光電子スペクトルを測定した．これらのスペクトルと電子状態計算による状態密度，電荷分布が一致したことから今回用いた電子状態計算の方法が妥当であることが示された．
(3) (1),(2)より，表面反射分光スペクトルの変化から電子状態の変化又は分子の配向の変化を推定した．そして，ポテンシャルに依存して，分子が吸着，脱離する，吸着した分子が酸化する，さらに酸化が進んで脱離する，或いは電荷移動がなくても電気二重層における電場によって分子の配向が変化する様子が捉えられた．CVでは情報が得られない電子状態の変化，機能の変化について，表面反射分光と電子状態計算を併用すれば推定できることが示された．
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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