ヘリックスペプチド薄膜を用いた電子移動を制御できる新規分子デバイスの開発

• Project/Area Number: 04J00832
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Functional materials/Devices
• Research Institution: Kyoto University
• Research Fellow: 北川 和哉 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: ヘリックスペプチド / フェロセン / 自己組織化膜 / 電子移動 / 走査型トンネル顕微鏡 / 走査トンネル分光

Research Abstract

N末端にアセチルチオフェニル基を有するロイシンとαアミノイソ酪酸との交互配列16量体ヘリックスペプチドと、同様にN末端にアセチルチオフェニル基を有し、C末端にフェロセン部位を有する16量体ヘリックスペプチド、あるいは両末端にフェロセン部位を有するヘリックスペプチド、それぞれを液相法により合成した。得られたペプチドを、金基板上に調製したドデカンチオールの自己組織化膜に挿入し、高真空下で、走査型トンネル顕微鏡観察(STM)および走査トンネル分光(STS)を行い、ヘリックスペプチドを介した電子移動反応を分子レベルで調べた。STMでは、ペプチド単分子、あるいは数分子からなるバンドルが、明るい点として観察された。この点においてSTSを行い、得られた電流電圧応答をSimmonsモデルを用いて解析した結果、フェロセン部位を持たないペプチドでは、0.75Å^<-1>という小さいトンネリングパラメーターが得られた。このことからヘリックスペプチド分子の電子伝達能はアルキル化合物(1.2Å^<-1>)に比べ優れていることがわかった。一方、C末端にフェロセン部位を有するペプチドの場合では、フェロセン部位を持たないペプチドの場合と比較して、STMチップに正のバイアス電圧をかけた場合のみトンネル電流値が増大するという整流性が観測された。それに対して、N末端にもC末端にもフェロセン部位を導入したペプチドの場合では、正負両方のバイアス電圧下で電流値は増大したが、整流性は観測されなかった。以上の結果から、フェロセン部位は電子ドナーとして機能するが電子アクセプターとしては機能しないので、C末端にフェロセン部位を有するヘリックスペプチドの場合、正のバイアス電圧下では、フェロセン部位からSTMチップへの電子移動が起こりトンネル電流の増大につながるが、負のバイアス電圧下ではSTMチップからフェロセン部位への電子移動が起こらないため電流値は変化せず、その結果整流性が観測されたと考えられる。