走査トンネル顕微鏡による有機分子(核酸塩基)超構造の創成

• 研究課題/領域番号: 09217238
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 川合 知二 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20092546)
• 研究分担者: 田畑 仁 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (00263319)
• 研究期間 (年度): 1997
• 研究課題ステータス: 完了 (1997年度)
• 配分額: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円); 1997年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
• キーワード: 核酸塩基 / DNA / Cu / SrTiO_3 / STM / 低次元構造

研究概要

(1)超分子構造の基礎的評価。構造、性質が明らかな種々の表面(Cu,TiO_2)上で、核酸塩基分子及びDNAがとる超構造をSTMによって観察した。又、極低温、あるいは、表面ポテンシャルを制御した溶液セル中における超構造の変化について評価した。Cu上では2次元、TiO_2上では1次元超構造をとることを明らかにした。
(2)計算科学による分子-表面相互作用の評価。分子軌道法による分子-表面吸着シミュレーションを行い、TiO_2上の吸着DNAの分子軌道を導いた。これを(1)によって得られた分子吸着表面の電子状態密度分布と比較することにより、STMによって得られた結果の正確な解釈、分子の形状、吸着サイト、吸着のエネルギー的評価、状態などの分子吸着現象を明らかにした。
(3)STMによる異種核酸塩基分子識別。Cu及びSrTiO_3基板に異種DNA分子の共蒸着を行い、分子を識別した。
(4)機能発現の素構造としての低分子の空間識別。異種核酸塩基分子を規則的に配列させたDNAのSTM観察を行った。又、これらの核酸塩基集合体(分子超構造)の雰囲気中でのSTMによる配向、配列制御を実験した。
「役割分担」 川合知二:分子系超構造物質設計 田畑仁:STMによる分子系超構造創成

研究成果

• [文献書誌] T.Kawai: "High resolution STM imaging of nucleic acid base molecules on solid surfaces:the substrate effects" Journal of the Korean Physical Society(Proc.Suppl.). 31. S44-S46 (1997)
• [文献書誌] H.Tanaka: "Nucleic acid base molecules on Pd(110)surfaces" RIKEN Review. 15. 69-70 (1997)
• [文献書誌] 川合知二: "走査トンネル顕微鏡(STM)でDNAを操る" 現代化学. No.321(12月号). 25-33 (1997)
• [文献書誌] 川合知二: "走査トンネル顕微鏡探針を用いたDNA分子の識別と操作" 日本物理学会誌. 52(No.9). 667-674 (1997)
• [文献書誌] 川合知二: "STMで固体表面のDNA分子を観る、動かす" SUT BULLETIN. 7. 22-27 (1997)
• [文献書誌] Y.Maeda: "Photoexcited carrier effect on imaging of organic molecules on Si(100)2×1 surfaces" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.466. 173-178 (1997)
• [文献書誌] T.Kawai: "Low dimensional self-organization of DNA-base molecules on Cu(111)surfaces" Surface Science. 386. 124-136 (1997)
• [文献書誌] M.Furukawa: "Scanning tunneling microscopy observation of two-dimensional self-assembly formation of adenine molecules on Cu(111)surfaces" Surface Science. 392. L33-L39 (1997)
• [文献書誌] T.Nakagawa: "Two-dimensional self-assembly of uracil molecules on Cu(111)surfaces:a low-temperature" Surface Science. 370. L144-L148 (1997)
• [文献書誌] Y.Maeda: "Photoexcited carrier effect on scanning tunneling microscopy of zinc-phthalocyanine and coronene molecules on Si(100)2×1 surface" Surface Sci.Lett.384. L896-903 (1997)
• [文献書誌] H.Tanaka: "Scanning tunneling microscopy imaging and manipulation of DNA oligomer adsorbed on Cu(111)surfaces by a pules injection method" J.Vac.Sci.Technol.B. 15(3). 602-604 (1997)
• [文献書誌] R.Akiyama: "Electric field and contact interactions of tip with adenine molecules on SrTiO_3(100)-√<5>×√<5> surfaces" Jpn.J.Appl.Phys.36. 3881-3886 (1997)
• [文献書誌] 川合知二: "有機・生体分子のSTM像:見え方と解釈-DNA関連分子-" トンネル物性(丸善). (in press). (1998)
• [文献書誌] 川合知二: "水素結合を介したDNA塩基分子の2次元超構造形成-STMが明らかにした表面分子の世界-" 表面科学. 4月号(in press). (1998)
• [文献書誌] R.Akiyama: "Mechanisim of tip-assisted migration and desorption of DNA base molecules on SrTiO_3(100)-√<5>×√<5> surfaces" Appl.Phys.A. (in press). (1998)
• [文献書誌] M.Kasaya: "Scanning tunneling microscopy and molecular orbital calculation orbital calculation of pentacle molecules adsorbed on the Si(100)2×1 Surface" Surface Science. (in press). (1998)
• [文献書誌] T.Matsumoto: "Imaging of opganic molecules on Si(100)2x1 surfaces:surface photovoltage and photocarrier effect" Appl.Phys.A. (in press). (1998)