金ナノ粒子と有機分子の集積化とその化学センサーへの応用

Research Project

Project/Area Number	15655021
Research Category	Grant-in-Aid for Exploratory Research
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Analytical chemistry
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	寺前紀夫東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70114569)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	山口央東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (10359531)
Project Period (FY)	2003 – 2004
Project Status	Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help	¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000) Fiscal Year 2004: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000) Fiscal Year 2003: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Keywords	金超微粒子 / 金クラスター / ヘキサゴナル構造 / 電気化学 / 化学修飾電極 / ナノ微粒子 / ナノ複合材料 / メソポーラス / センサー
Research Abstract	金属ナノ微粒子の規則配列構造制御では、自己集積過程を利用したナノ微粒子の規則配列制御は難しく、報告例は少ない。本研究では、構成原子数が55個であるAu_<55>ナノクラスターを用い、Au_<55>の規則配列構造に対する有機配位子のサイズ効果について検討した。更に、ポルフィリンで架橋したAu_<55>規則配列構造の形成とその電気化学応答について検証した。トリフェニルホスフィンが配位したAu_<55>、およびAu_<55>-TPPの配位子置換によりグルタチオン配位のAu_<55>(Au_<55>-GS)を作製し、自己集積したそれぞれの集合体を透過型電子顕微鏡(TEM)により観測した。また、TPP-Au_<55>ジクロロメタン溶液とテトラピリジルポルフィリン錯体(TMPyP)水溶液の界面でAu_<55>集合体(Au_<55>-TMPyP)を形成させ、TEMによる微細構造観測と電気化学特性を調べた。 Au_<55>-TPPジクロロメタン溶液の溶媒蒸発による自己集合体は、ヘキサゴナル構造を有し、クラスター間距離は2.3nmであった。一方、Au_<55>-GS水溶液ではクラスター間距離は3.2nmとなった。TPP及びGSの分子サイズを考慮すると、配位子サイズによってクラスター間距離を制御可能であることが示された。液液界面で形成したAu_<55>-TMPyP及びAu_<55>-(Fe^<III>TMPyP)についてもポルフィリンで架橋したAu_<55>の規則配列構造を形成することが分かった。次に、Au_<55>-(Fe^<III>TMPyP)集合体を、GC電極に固定化し、酸素の電気化学的還元挙動を測定した結果、Au_<55>とFe^<III>TMPyPが複合体となることで酸素還元触媒能が発現することが分かった。