分子・DNAレベルの素子

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13GS0017
• 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: 塚田 捷 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (90011650) ; 柳田 保子 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 講師 (10282849) ; 小畠 英理 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 助教授 (00225484) ; 迫村 勝 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助手 (20235237) ; 和田 恭雄 早稲田大学, ナノテクノロジー研究所, 教授
• キーワード: 分子素子 / 走査トンネル顕微鏡 / 非接触原子間力顕微鏡 / DNA / 非平衡グリーン関数法 / リカージョン伝達行列法 / 平坦化電極 / 電子移動素過程

研究概要

平成15年度の研究成果は、以下の通りである。分子素子の研究では、1)金の単結晶表面Au(111)に電子をトンネルし難いマトリクス分子の自己組織化膜を形成し、次いで挿入反応により電子をトンネルし易い芳香族分子を単一分子として孤立化させた。この孤立化単一分子のトンネル特性の分子長、温度、分子末端基の双極子能率依存性を走査トンネル顕微鏡および原子間力顕微鏡の電気伝導測定により検討した。この研究過程で直鎖状炭化水素鎖のトランス-ゴーシュ構造変化によるトンネル特性のスイッチング現象を見い出した。2)S-D型Dyadの結合炭化水素鎖の炭素数が6,7,9,10の化合物を用いて電子移動速度の距離依存性について検討を行った。3)単一分子素子の形状・電気物性の同時評価を可能にする平坦化電極を、微細加工技術と平坦化技術により作成し、ペンタセンで薄膜形状と電界効果素子特性を確認した。DNA素子の研究では、4)DNAを伸長固定する分子コーミング法において、固定基板の化学修飾法を検討し、メチル基、アミノ基末端を適当に持つ表面がDNAの伸長固定に有利であることを見い出した。5)転写因子としてエストロゲンレセプターとNFkBを用い、それぞれのタンパク質が結合する塩基配列を配置したAddressable DNA Probeを作製した。AFMイメージングにより複数種類の転写因子を同時解析できることを明らかにした。理論では、6)非平衡グリーン関数法による理論計算を行って、フェナレニル型分子の量子輸送を詳細に解析した。また、リカージョン伝達行列法を発展させて、原子鎖架橋のバイアス分布などの計算に応用した。

研究成果

• [文献書誌] Shintaro Fujii, Uichi Akiba, Masamichi Fujihira: "Noncontact atomic force microscopy of a mixed self-assembled monolayer of thiolates with an H- or a Cl-terminated bicyclo[2.2.2]octane moiety on Au(111)"Nanotechnology. 15. S19-S23 (2004)
• [文献書誌] Satoshi Wakamatsu, Shintaro Fujii, Uichi Akiba, Masamichi Fujihira: "Dynamic behaviour of a single molecule inserted in a self-assembled monolayer matrix at low temperature"Nanotechnology. 15. S137-S141 (2004)
• [文献書誌] K.J.Kwak, F.Sato, H.Kudo, S.Yoda, M.Fujihira: "Topographic effects on adhesive force mapping of stretched DNA molecules by pulsed-force-mode atomic force microscopy"Ultramicrpscopy. (in press). (2004)
• [文献書誌] Dedy H.B.Wicaksono, Takashi Ebihara, Hisakage Funabashi, Masayasu Mie, Yasuko Yanagida, Masuo Aizawa, Eiry Kobatake: "On-chip biosensing of estrogen receptor-a at single molecular level"Biosens.Bioelectronic.. (in press). (2004)
• [文献書誌] K.Tagami, L.Wang, M.Tsukada: "Interface Sensitivity in Quantum Transport through Single Molecules"NANO Letters. 4. 209-212 (2004)
• [文献書誌] Masarau Sakomura, Masamichi Fujihira: "Scanning Maxwell Stress Microscopy of Photo-induced Charge Separation in A-S-D Triad Monolayers"J.Photochem.Photobio.A. (in press). (2004)
• [文献書誌] 和田恭雄: "分子エレクトロニクス"丸善. 260 (2004)