| 研究課題/領域番号 |
03045011
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| 研究種目 |
国際学術研究
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 大学協力 |
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
魚崎 浩平 北海道大学, 理学部・化学科, 教授 (20133697)
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| 研究分担者 |
CORN R.M. ウィスコンシン大学, 理学部, 教授
ELLIS A.B. ウィスコンシン大学, 理学部, 教授
佐藤 縁 理学部, 化学科, 日本学術振興会特別研
近藤 敏啓 理学部, 化学科, 助手 (70240629)
嶋津 克明 (島津 克明) 地球環境科学研究科, 助教授 (30109417)
R M Corn ウィスコンシン大学, 理学部, 準教授
A B Ellis ウィスコンシン大学, 理学部, 教授
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| 研究期間 (年度) |
1991 – 1993
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| 研究課題ステータス |
完了 (1993年度)
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| 配分額 *注記 |
5,400千円 (直接経費: 5,400千円)
1993年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
1992年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
1991年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
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| キーワード | 機能性単分子層 / 修飾電極 / 酸化還元機能 / 二次高調波発生 / ヒドロキノン / フェロセン / 反射赤外分光法 / 偏光変調赤外分光法 / 機能性表面 / 単分子層 / 水晶振動子マイクロバランス法 / 角度分解光電子分光法 / 表面反射赤外分光法 |
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| 研究概要 |
近年、電子素子の集積度は急速に向上し、旧来の方法では限界に到達しつつある。このため、分子1個1個を素子とするいわゆる分子素子の概念が提案されている。しかし、その実現には多くの課題を解決しなければならず、その前段階として分子集合体による機能発現が試みられている。本研究はこのような観点から機能性分子をセルフアセンブリング法により表面に規則的に配列させることにより、所望の機能を持った表面を創製し、その配向性を走査型トンネル顕微鏡(STM)、ルミネッセンス測定、赤外線反射分光法、二次高調波発生(SHG)分光法などにより評価し、機能発現との関係を定量的に把握することを目的として行った。
本年度は1.二次高調波発生分光法システムの立ち上げと金電極表面反応への適用、2.電位変調反射赤外分光法による単分子構造の電位依存性の追跡、3.光誘起電子移動を実現する為の単分子層の構築、4.水晶振動子マイクロバランス(QCM)法による、メルカプトキノン/ハイドロキノン単分子層/電解質溶液界面での物質移動過程などについて研究を行った。以下各項目毎に述べる。
1.二次高調波発生分光法システムの立ち上げと金電極表面反応への適用
研究協力者(八木)がウイスコン大学マディソン校におもむき、二次高調波発生(SHG)分光法システムを習得するとともに、SHG分光法により金電極表面の酸化物形成/還元過程およびテルル化カドミウムの析出過程の追跡を行なった。帰国後習得技術を元に研究室保有のシステムに改良を加え、SHG分光システムの立ち上げに成功した。金電極表面反応の追跡に適用する事により、システムが機能する事を確認し、現在単分子系への適用を図っている。
2.電位変調反射赤外分光法による単分子構造の電位依存性の追跡
研究室保有のFTIR装置を改良し、セルに工夫を加える事によって、単分子層構造の電極による変化を追跡可能な電位変換反調赤外分光法の構築に成功した。これまで種々のアプローチで検討を行ない、フェロセニルアルカンチオール単分子層修飾電極について検討し、分子フェロセン部位の酸化/還元にともなうアルキル鎖およびフェロセン環の配向変化の追跡に成功した。また酸化/還元部位を持たないメルカプトアルカンニトリル単分子層修飾電極について、電位による配向変化の追跡に成功し、電荷-双極子相互作用および電場の効果で説明した。
3.光誘起電子移動を実現する為の単分子層の構築
光感応基であるポルフィリン、電子伝達部であるキノンおよび電極吸着部位であるチオール基を有する分子を合成し、金表面に単分子配列させた。この単分子層修飾電極について光電流測定を行い、電子のベクトル輸送が起こっている事を認めた。
4.水晶振動子マイクロバランス(QCM)法による、メルカプトキノン/ハイドロキノン単分子層/電解質溶液界面での物質移動過程
ハイドロキノンは二段階の解離過程を含む事からキノン/ハイドロキノンの電気化学特性はpHに依存する事が期待される。ここではチオール部位を介して金電極表面に固定したキノン/ハイドロキノンについて電気化学応答および表面重量変化を電気化学QCM法で測定した。pK_<a1> pK_<a2>ともキノン/ハイドロキノン系よりは吸着分子の方が大きくなっており、この原因としてチオール基の効果と吸着による効果が考えられる。またEQCM法による測定の結果低pH領域では酸化/還元にともなう物質輸送は殆ど観察されなかったのが、高pH化域では酸化にともなう重量減がみられ、カチオンの移動をともなっている事がわかった。以上3年計画の最終年度として予定以上の研究の進展が見られた。
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