| 研究領域 | 分子高次系機能解明のための分子科学―先端計測法の開拓による素過程的理解 |
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| 研究課題/領域番号 |
19056006
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
大西 洋 神戸大学, 理学研究科, 教授 (20213803)
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| 研究分担者 |
木村 建次郎 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (10437246)
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| キーワード | 原子間力顕微鏡 / 液体構造 / 固液界面 / 埋没界面 / 単分子膜 / 水素結合 / 親水性 |
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| 研究概要 |
顕微鏡探針にかかる力をカンチレバー振動の共振周波数変化として検出するFMモードの原子問力顕微鏡(FM-AFM)を用いてpNオーダーの分解能で力を計測すると、固体表面の凹凸ばかりでなく、液体密度分布の濃淡に起因する力の変調を検出できる。本研究によって水/マイカ、水/TiO_2、水/Al_2O_3、水/親水性単分子膜、アルカン/疎水性単分子膜、水/p-ニトロアニリン結晶、水/ペプチドナノチューブ界面の液体構造を計測した。さらに水/CaCO_3微粒子とアルカン/ポリエチレンフィルム界面の固体表面構造を分子スケール分解能で観察した。これら多数の測定結果をもとにして、探針にかかる力の二次元分布が固体の種類に敏感であり、液体の種類に敏感であり、探針の種類に敏感でないことが明らかになってきた。これは探針の存在が測定結果に与える影響が限定的であることを示している。また、測定対象とする固液界面を調製するために(1)化学修飾した単分子膜を利用する(2)あらかじめ結晶化した固体の表層を液中で溶解する(3)非相溶の融液を液中で凝固させるなどの手法が有効なことを確認し、測定したい固液界面を測定できる状況に到達した。これらの成果を世界にむけて発信しFM-AFMが界面液体の局所構造を計測するツールとなることを示しつつある。化学的に意義ある計測例を増やしながら、中性子やエックス線による相補的な構造計測と計算機シミュレーションを併用して、測定結果を定量的に解釈する方法を確立することが本研究期間満了後の課題となる。
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