水中におけるAFM測定による疎水性相互作用の解明

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13031026
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 藤平 正道 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 教授 (40013536)
• 研究分担者: 秋葉 宇一 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 助手 (60184107) ; 菅 耕作 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 助教授 (90016642)
• キーワード: 原子間力顕微鏡 / 走査型化学力顕微鏡 / パルスフォースモードAFM / 水中測定 / 探針の化学修飾 / 力-距離曲線測定 / プローブ分子 / 化学識別

研究概要

1)化学力・疎水性相互作用力・摩擦力解明のためのAFM探針の高精密化学修飾
(1)AFM探針表面化学修飾のための下地金薄膜調整法の検討をした。(藤平、秋葉)
従来の金-チオール系の自己組織化膜によるAFM探針の化学修飾法の問題点であった窒化シリコン探針表面の金薄膜の凹凸を軽減するための方法を検討する。このために、まず金と窒化シリコン表面接着層として用いてきたクロム等の金属超薄膜の原子・分子レベルでの平坦な表面形成条件を見いだすために、蒸着法、スパッター法、プラズマコート法を用いて種々検討した。
(2)疎水性相互作用力の分子論的解明に適した化学修飾プローブ分子の合成を行った。(藤平、秋葉)
原子・分子レベルで疎水性相互作用力を解明するために、試料表面の調整法ばかりでなく、高度に化学構造規制されたAFM探針表面の化学修飾法を開発することが重要である。このための新しいプローブ分子の合成も行った。
2)疎水性相互作用力測定のためのパルスフォースモードAFMの問題点解決
(1)疎水性相互作用力測定のための現在のパルスフォースモードAFMの問題点を解決(藤平、菅)。
パルスフォースモードAFMの問題点を解決し、装置の改良を行った。
そのために、電子・光学部品を購入した。
3)疎水性相互作用力の分子動力学シュミレーション
(1)疎水性相互作用力の分子論的理解のための分子動力学シュミレーション(藤平、菅)。
実験で観測された疎水性相互作用力の探針、試料表面の化学組成、2次元構造との関連を明らかにするために、分子動力学シュミレーションを行った。
また、そのための正確なパラメーターを決定するために、量子力学計算を行った。

研究成果

• [文献書誌] Masamichi Fujihira, Manabu Furugori, Uichi Akiba, Yuki Tani: "Study of microcontact printed patterns by chemical force microscopy"Ultramicroscopy. 86. 75-83 (2001)
• [文献書誌] Masamichi Fujihira, Yuki Tani, Manabu Furugori, Uichi Akiba, Yoh Okabe: "Chemical force microscopy of self-assembled monolayers on sputtered gold films patterned by phase-separation"Ultramicroscopy. 86. 73 (2001)
• [文献書誌] K.J.Kwak, T.Hosokawa, N.Yamamoto, H.Muramatsu, M.Fujihira: "Near-field fluorescence imaging and simultaneous observation of surface potentials"J.Microscopy. 202. 413-419 (2001)
• [文献書誌] S.Fujii, U.Akiba, M.Fujihira: "Novel self-assembled monolayers of disulfides with bicyclo[2,2,2]octane moieties on Au (111)"J.Chem.Soc., Chem.Commun. 1688-1689 (2001)
• [文献書誌] Shintaro Fujii, Uichi Akiba, Masamichi Fujihira: "Geometry and Energetics for Self-Assembling of Spherical Hydrocarbon Cages with Methane Thiolates on Au(111)"submitted..
• [文献書誌] 藤平 正道: "走査プローブ顕微鏡によるナノ構造形成とその機能評価"高分子. 50. 304-307 (2001)