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

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08231248
• 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, 助手 (00263319)
• キーワード: 走査トンネル顕微鏡 / 核酸塩基 / 分子配列 / SrTiO_3 / Si / 分子識別

研究概要

(1)分子系超構造を形成する素構造としてDNAの基本要素である核酸塩基分子を選定し、これらの固体表面における吸着状態をSTM像により観察した。これらのSTM観察結果により、核酸塩基分子は種々の表面(SrTiO_3(100),(110)、Si(100)2×1、Pd(100)、Cu(111))上において孤立吸着分子像による分子の判別、また分子による2次元自己組織化が可能であることを明らかにした。これらの実験結果は超高真空下、室温において得られたものであり、素構造(分子)と表面、分子間の相互作用を様々に変化させ、配列制御することを目的に、低温、溶液中といった条件下での分子超構造のSTM観察を行った。これにより、超構造形成における分子と表面、また分子同士の相互作用を種々の条件下で明らかにした。
(2)実験のみならず計算科学による理論的な分子-表面相互作用の評価を行った。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、吸着分子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し、STMによって得られた結果の正確な解釈、「素構造」分子の配列としての超分子構造、吸着サイト、吸着のエネルギー的評価等の分子吸着現象を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] J.Yoshinobu: "Adsorption,Migration and Superlattice Formation of Benzene on Pd(110)." Phys.Rev.B. 53. 7492-7495 (1996)
• [文献書誌] J.T.Kim: "Adsorption of Pyrimidine Molecules on Pd(110) Observed by Scanning Tunneling Microscopy." Surface Science. 360. 50-54 (1996)
• [文献書誌] Y.Maeda: "Adsorption Structure of Copper-phthalocyanine Molecules on a Si(100)2×1 Surface Observed by Scanning Tunneling Microscopy." Jpn.J.Appl.Phys.35. L405-L407 (1996)
• [文献書誌] H.Tanaka: "Imaging of the Nucleic Acid Base Molecules on Pd(110) Surfaces by Scanning Tunneling Microscopy." Jpn.J.Appl.Phys.35. L244-L246 (1996)
• [文献書誌] H.Tanaka: "STM Observation of Copper-phthalocyanine and Nucleic Acid Base Molecules on Reduced SrTiO_3(100)and Cu(111)Surface." Jpn.J.Appl.Phys.35. 3759-3763 (1996)
• [文献書誌] M.Kasaya: "Scanning Tunneling Microscopy and Molecular Orbital Calculation of Thymine and Adenine Molecules Adsorbed on Si(100)Surface." Surface Science. 357-358. 195-201 (1996)
• [文献書誌] H.Tanaka: "Two-Dimensional Self-Assembly of DNA Base Molecules on Cu(111)Surfaces." Surface Science Letters. 361. L575-L579 (1996)
• [文献書誌] H.Tanaka: "STM Imaging and Manipulation of DNA Olgomer Adsorbed on Cu(111)Surfaces by a Pulse Injection Method." Journal of Vacuum Science Technology B. (in press). (1997)
• [文献書誌] T.Nakagawa: "Two Dimensional Self Assmbly of Uracil Molecules on Cu(111)Surfaces :A Low Temperature STM Study." Surface Science Lett.(in press). (1997)