| 研究概要 |
走査型トンネル顕微鏡(STM)は,トンネル電流を利用した原子レベルの高分解能を持つ表面分析法だが,化学種による選択性が得にくい弱点を持つ.本研究室では電気化学における電子移動反応とSTMにおけるトンネル効果との原理的な類似点に着目し試料と水素結合可能な部位を有するチオール誘導体を化学修飾したSTM探針を用いることで,試料分子の水素結合性官能基が明るく観測されることを初めて見出し、STMの化学修飾探針による化学種認識が可能なことを示した.本年度はこれを以下の二つの点に発展させた。
1)金属配位子の配位能の違いを用いた金属種認識 試料として様々な中心金属を持つポルフィリン錯体を合成して用い,探針は中心金属と配位能を有する物質4-mercaptopyridineで化学修飾したものを用いる.測定の結果、Zn(II)、Ni(II)錯体では、未修飾探針では金属中心部が凹んで観察されたが、修飾探針では金属中心が突起して観察された。一方Mg(II)錯体は未修飾探針、修飾探針の観察でいずれも中心部が凹んで観察された。この相違は金属と配位子の配位能の違いで、このことから中心金属部分が修飾探針により識別ができることを示した。
2)分子の配列構造の認識 分子内に2種類のエーテル酸素原子を持つジエーテル分子をエーテル酸素原子と水素結合を形成できる4-mercaptobenzoic acidで修飾した探針を用いて観察した。そのSTM像においては2種類のエーテル酸素原子が共に明るく観察されたが、一方が他方よりも明るかった。試料の2つのエーテル酸素原子は基板に吸着したときに、一方が他方よりも探針上の修飾分子とより強い水素結合を形成し、この水素結合の強さの違いがSTM像に反映されたためと考えられる。このことから化学修飾探針により酸素原子の不対電子対の向き(ジエーテルの配列構造)も区別できることが示された。
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