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精密に電位制御された自己組織化単分子膜表面における特異的錯形成の分子機構

研究課題

研究課題/領域番号 17036027
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

垣内 隆  京都大学, 工学研究科, 教授 (20135552)

研究分担者 山本 雅博  京都大学, 工学研究科, 助教授 (60182648)
西 直哉  京都大学, 工学研究科, 助手 (10372567)
研究期間 (年度) 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2005年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
キーワード自己組織化 / 界面錯形成 / 電位制御界面 / イオンゲート / 電気二重層 / グルタチオン / チオール単分子膜 / 界面電子移動
研究概要

Au(111)電極表面に形成されたグルタチオン(GSH)自己組織化単分子膜(SAM)の金属イオンに応答した配向変化の分子機構を明らかにすることを目的とした。GSH SAMは、溶液中の多価カチオンの性質と濃度に依存して、電極反応のブロッキングの強さを変えることが知られている。錯体に対する電極反応速度の増加は酸化還元体イオンを透過させるチャンネルの形成による「ion-gating」機構によって説明されてきた。我々は、多価カチオンとグルタチオンの相互作用による構造変化のみでこの現象が説明されるのではなく、自己組織化膜末端の解離基と多価カチオンが錯形成して構築した2次元配位空間上での電気二重層によるポテンシャル(電位)が酸化還元反応を制御しているのではないかという仮説をたて,それを実験および理論的に検証することを試みた。
我々は、Au(111)単結晶表面へGSHを吸着させ,膜の最適な生成条件を,浸漬時間、溶液の種類、溶液のpH等の条件を変えて求めた。自己組織化単分子膜の還元的脱離から、吸着量・膜の分子間相互作用を求め偏光変調表面反射赤外分光測定より自己組織化膜の吸着量・配向を解析した結果、緻密で安定な自己組織化膜を生成するには3日間の浸漬が必要であることが明らかとなった。自己組織化単分子膜の還元脱離CVの結果から,カルシウムの有無に関わらず,グルタチオンはアルカンチオールの吸着量の70%程度吸着している。この吸着量から,金に吸着している硫黄原子間の平均距離は6Åとなった。水中でのグルタチオンおよびカルシウム錯体の構造の量子化学計算および錯体の大きさ(6Å)を考慮すると単純な「イオンゲート」機構だけでは説明できないように考えられる。

報告書

(1件)
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2005

すべて 雑誌論文 (6件)

  • [雑誌論文] Ideal nonideality in adsorption of 2-aminoethanethiol and 2-mercaptoethanesulfonic acid to form electrostatically stabilized binary self-assembled monolayers on Au(111)2005

    • 著者名/発表者名
      P.H.Phong, Y.Ooi, D.Hobara, N.Nishi, M.Yamamoto, T.Kakiuchi
    • 雑誌名

      Langmuir 21

      ページ: 10581-10586

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Fluorescence lifetime measurements of coumarin 343 for sub-ps salvation dynamics in W|Aerosol-OT| 1,2-dichloroethane reverse micelle systems2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Iwami, N.Nishi, M.Yamamoto, T.Kakiuchi
    • 雑誌名

      分析化学 54

      ページ: 485-494

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Ideal nonideality in adsorption of 2-aminoethanethiol and 2-mercaptoethane sulfonic acid to form electrostatically stabilized binary self-assembled monolayers on Au(111)2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Ooi, D.Hobara, M.Yamamoto, T.Kakiuchi
    • 雑誌名

      Langmuir 21

      ページ: 11185-11189

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of the charged state of gold substrates on the surface composition of two-component alkanethiol self-assembled monolayers2005

    • 著者名/発表者名
      T.Arakawa, D.Hobara, M.Yamamoto, T.Kakiuchi
    • 雑誌名

      Electrochemistry Communications 7

      ページ: 848-852

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of mono-CDNP substitution of lysine residues on the redox reaction of cytochrome c electrostatically adsorbed on a mercaptoheptanoic acid modified Au(111) surface2005

    • 著者名/発表者名
      S.Imabayashi, T.Mita, T.Kakiuchi
    • 雑誌名

      Langmuir 21

      ページ: 2474-2479

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of the electrostatic interaction on the Redox reaction of positively charged cytochrome c adsorbed on the negatively charged surfaces of acid-terminated alkanethiol monolayers on a Au(111) electrode2005

    • 著者名/発表者名
      S.Imabayashi, T.Mita, T.Kakiuchi
    • 雑誌名

      Langmuir 21

      ページ: 1470-1474

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2018-03-28  

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