化学力顕微鏡の開発

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07554037
• 応募区分: 試験
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 梅澤 喜夫 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (80011724)
• 研究分担者: PHILIPPE Buh 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (20262149) ; 遠田 浩司 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (60212065) ; 菅原 正雄 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (50002176)
• キーワード: AFM / 化学修飾探針 / 金属硫化物単結晶表面 / 自己集合単分子膜 / 分子間相互作用

研究概要

1.末端にビニル基を有するシラン化剤の自己集合単分子膜(SAMs)をAFM探針に修飾し、そのビニル基をヒドロホウ素化反応により水酸基に変換することによる効果を前年度に検討したが、今年度は同様の実験をよりアルキル基が短いものを用いて行った。その結果、前年度の結果と同様に探針表面の官能基の変換により、水中における疎水性相互作用に基づく吸着力が弱まった。しかし、そのような吸着力の変化は、アルキル基が短いSAMsの場合の方が小さかった。このことはSAMsのパッキングがアルキル基が短いSAMsの方が悪いために、修飾分子のアルキル側鎖の一部が表面に露出し、その側鎖による疎水性相互作用が吸着力に影響を及ぼしているためと考えられる。さらに、そのような分子のパッキングFT IR-A TR法と摩擦力測定により確証した。以上の結果により、特定化学種を認識できるAFM探針を作成する場合、長いアルキル基を持つシラン化剤を用いたほうが良いことが示された。
2.金属硫化物の単結晶表面における金属および硫黄の分布を識別できるプローブを作成することを目的とする研究を開始した。そのために、遷移金属と強く錯形成することが知られているチオエーテル部位を末端に有するシラン化剤を合成し、これにより形成されたSAMs表面の水溶液による接触角を測定したところ、滴下する水溶液への銀イオンの添加により接触角が減少することが示された。さらにこの物質からなるSAMsを探針、シリコン基板上に作製し、これらの間に働く吸着力が水溶液中の銀イオン濃度に応じて変化するかを検討した結果、低濃度の銀イオン存在下では強い吸着力が観測される一方、銀イオン濃度を上げると吸着力が減少することがわかった。以上の結果により、チオエーテル部位を末端に持つシラン化剤のSAMsを修飾したAFM探針を用いることで固体表面の金属を検出できるプローブが作成できることが示唆された。

研究成果

• [文献書誌] P.Buhlmann,et al.: "Strong Hydrogen Bond-Mediated Complexation of H_2PO_4 by Neutral Bis-Thiourea Hosts" Tetrahedron. (in press).
• [文献書誌] K.P.Xiao,et al.: "A Chloride Ion-Selective Solvent Polymeric Membrane Electrode based on a Hydrogen Bond Forming Ionophore" Anal.Chem.(in press).
• [文献書誌] M.Sugawara,et al.: "Electrochemical Evaluation of Chemical Selectivity of Glutamate Receptor Ion Channel Proteins with a Multi-Channel Sensor" Biosensor & Bioelectronics. (in press).
• [文献書誌] S.Amemiya,et al.: "Hydrogen Bond Based Recognition of Nucleotides by Neutral-Carrier Ion-Selective Electrodes" Anal.Chim.Acta. (in press).
• [文献書誌] K.Tohda,et al.: "Ion Channel Sensor for Guanosine Nucleotides Based on Complementary Base Pairing" Isr.J.Chem.(in press).
• [文献書誌] K.Tohda,et al.: "Ion-Selective Charge Separation at the Phase Boundary of Ionophore-Incorporated Liquid Membranes as Studied by Optical Second Harmonic Generation" J.Mol.Struct. (in press).
• [文献書誌] K.Iitaka,et al.: "Orthophosphate Ion Sensors Based on a Quartz Crystal Microbalance Coated with Insoluble Orthophosphate Salts" Anal.Chim.Acta. (in press).
• [文献書誌] M.Sugawara,et al.: "Isolated Receptor Biosensors" Methods in Molecular Biology,Humana Press. (in press).
• [文献書誌] H.Radecka et al.: "Immuno Biosensors Based on Ion-Selective Electrodes" Methods in Molecular Biology,Humana Press. (in press).
• [文献書誌] M.Sugawara,et al.: "Biomembrane Mimetic Sensors" Current Topics in Biophysics,ed.by P.T.Frangopol. (in press).
• [文献書誌] M.Sugawara,et al.: "Receptor Based Chemical Sensing" Frontiers in Biosensorics,I,ed.by F.D.Sheller. 121-131 (1997)
• [文献書誌] M.Sugawara,et al.: "Concentration of Dopamine by Proton-Driven Uphill Transport Using Lasalocid A as the Carrier" Anal.Sci.12. 331-335 (1996)
• [文献書誌] K.Yagi,et al.: "Channel Mimetic Sensing Membranes for Alkali Metal Cations Based on Oriented Monolayers of Calixarene Esters" J.Electroanal.Chem.401. 65-79 (1996)
• [文献書誌] 遠田浩司: "イオン選択性液膜界面における電位発生機構の分子レベルでの解釈" 分析化学. 45. 641-657 (1996)