分子算盤:分子ネックレス内シクロデキストリンのSTM探針による操作

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11750024
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 三宅 晃司 筑波大学, 物理工学系, 助手 (30302392)
• キーワード: 分子算盤 / 分子ネックレス / シクロデキストリン / STM / AFM / 分子間相互作用 / 形成過程 / 構造解析

研究概要

α-シクロデキストリン(α-CyD)分子とSTM観察の際に基板として用いたMoS2との間の高い格子整合性を利用した分子ネックレス内でのCyD分子の配列構造の解析した結果、CyD分子の配列構造は80%がhead-to-headであるが、20%のhead-to-tailの配列も含まれていることが明らかになった。これまでは、CyD分子間の水素結合の強さにより、分子ネックレス中のCyD分子はhead-to-headの配列構造をとるとされてきた。しかしながら上記解析結果は、分子ネックレスの形成過程において、これまで無視されていた力の弱い水素結合も考慮する必要があることを示唆している。そこでCyD分子間の水素結合の強さにより、取込み時の配列構造に揺らぎが生じることを考慮した新たなモデルを提案することにより、実験結果の再現に成功した。本結果から、超分子を構成する分子間の相互作用が、その形成過程に影響していることが明らかになった。従って、例えば溶媒効果などを利用し、CyD分子間相互作用を制御することにより、分子ネックレス内のCyDの配列構造を制御できる可能性が開けた。
上記結果より、分子ネックレス内のCyD分子の配列構造を制御するためには、まずCyD分子間の相互作用を評価し、制御することが重要であることがわかる。そこでCyD分子間相互作用を、原子間力顕微鏡(AFM)を用いてフォーカスカーブを測定することにより評価することを試みた。その結果、ゲスト分子によるCyD分子間相互作用の変化を直接評価できることを示し、今後、分子間相互作用を分子レベルで解析・制御するための手がかりを得た。

研究成果

• [文献書誌] K.Miyake, H.Oigawa, K.Hata, R.Morita, M.Yamashita, and H.Shigekawa: "Stability and Nuclear Formation of Si(111)-7×7 Structure as Determined from Charge Redistribution in Surface Layers"Suface Science. 429・1-3. 260-273 (1999)
• [文献書誌] K.Miyake, T.Kaikoh, K.Hata, R.Morita, M.Yamashita, and H.Shigekawa: "Intermediate Structures Appearing in the Phase Transition of Si(111)-7×7 to (【square root】3×【square root】3)R30゛ Induced by HBO_2 Molecular Irradiation"Journal of Vacuum Science and Technology A. 17・4. 1596-1601 (1999)
• [文献書誌] K.Miyake, T.Kaikoh, Y.J.Li, H.Oigawa, and H.Shigekawa: "Si(111)Surface under Phase Transitions Studied by the Analysis of Inner Layer Structures using Bias-dependent Scanning Tunneling Microscopy"Japanese Journal of Applied Physics. 38・6B. 3841-3844 (1999)
• [文献書誌] S.Yasuda, K.Miyake, J.Sumaoka, M.Komiyama, and H.Shigekawa: "Effect of the Dipole-Dipole Interaction on the Self-Assembling of Cyclodextrin Inclusion Complexes"Japanese Journal of Applied Physics. 38・6B. 388-3891 (1999)
• [文献書誌] H. Shigekawa, M.Ishida, K.Miyake, R.Shioda, Y.Iijima, T.Imai, H.Takahashi, J.Sumaoka, and M.Komiyama: "Extended X-ray Absorption Fine Structure Study on the Cerium(IV)-Induced DNA Hydrolysis: Implication to the Roles of 4f Orbitals in the Catalysis"Applied Physics Letters. 74・3. 460-462 (1999)
• [文献書誌] T.Kaikoh, Y.J.Li, R.Morita, M.Yamashita, K.Miyake, and H.Shigekawa: "Site Preferences of Oxygen and Boron Atoms during Dissociative Reaction of HBO_2 Molecules on Si(111)-7×7 Surface"Journal of Vacuum Science and Technology A. (発表予定).