熱応答性分子探針STMに基づく単一分子スケールにおける温度計測法の開発

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26620122
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 西野 智昭 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (80372415)
• 研究分担者: 児島 千恵 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50405346)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 界面・微粒子分析 / 分析科学 / 1分子計測（SMD) / 走査プローブ顕微鏡 / 原子・分子物理

研究実績の概要

現在，単一原子・分子スケールの電子デバイスの実現が目前に迫っている．その一方，ナノスケールにおける温度センシング法が欠如しており，微小領域における熱特性の評価ができず未知の点が多数残されている．これが微小デバイス実現の妨げとなっているため，新たな測定方法論の開発が強く望まれている．そこで，本研究では，走査型トンネル顕微鏡（STM）の熱応答性分子探針を創製し，単一分子スケールにおける温度計測法を開発する．本手法は，微小領域における熱特性の新たな知見を多数もたらし，今後の原子，分子デバイスの研究開発において不可欠の手法となると期待される．また，原子，分子スケールにおける電子伝導と熱伝導の関わりは，基礎研究の観点からも重要であり，本研究は，新たな基礎科学の開拓にも大きく貢献する．
今年度は，これまでに作製した熱応答性分子探針を用いて単一分子スケールにおける温度計測法の開発を行った．研究代表者の単分子伝導度計測に関するこれまでの知見に立脚し研究を遂行した．環境，および基板表面の温度を制御しながら伝導度の計測ができるシステムを構築することができた．

研究成果

• [雑誌論文] Site selection in single-molecule junction for highly reproducible molecular electronics (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kaneko, D. Murai, S. Marques-Gonzalez, H. Nakamura, Y. Komoto, S. Fujii, T. Nishino, K. Ikeda, K. Tsukagoshi, M. Kiguchi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 138 ページ: 1294-1300
  • DOI: 10.1021/jacs.5b11559
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of the Molecule-Metal Interface on the Surface Enhanced Raman Scattering of 1,4-Benzenedithiol (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Suzuki, S. Kaneko, S. Fujii, S. Marques-Gonzalez, T. Nishino, M. Kiguchi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 120 ページ: 1038-1042
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b10385
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-by-one single-molecule detection of mutated nucleobases by monitoring tunneling current using a DNA tip (2015)
  • 著者名/発表者名: P. T. Bui, T. Nishino, H. Shiigi, T. Nagaoka
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 51 ページ: 1666-1669
  • DOI: 10.1039/C4CC08227C
  • 査読あり
• [雑誌論文] 分子コンダクタンス計測に基づく生体分子の単分子検出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西野 智昭，椎木 弘，長岡 勉
  • 雑誌名: 分析化学 巻: 64 ページ: 481-491
  • DOI: 10.2116/bunsekikagaku.64.481
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High electronic couplings of single mesitylene molecular junctions (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Komoto, S. Fujii, T. Nishino, M. Kiguchi
  • 雑誌名: Beilstein J. Nanotechnol. 巻: 6 ページ: 2431-2437
  • DOI: 10.3762/bjnano.6.251
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conduction and structure of copper atomic junctions in the presence of water molecules (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Li, F. Demir, S. Kaneko, S. Fujii, T. Nishino, A .Saffarzadeh, G. Kirczenow, M. Kiguchi
  • 雑誌名: Phys. Chem .Chem. Phys. 巻: 17 ページ: 32436-32442
  • DOI: 10.1039/C5CP05227K
  • 査読あり
• [雑誌論文] Voltammetric Detection and Profiling of Isoprenoid Quinones Hydrophobically Transferred From Bacterial Cells (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Q. Le, A. Morishita, S. Tokonami, T. Nishino, T, H. Shiigi, M. Miyake, T. Nagaoka
  • 雑誌名: Anal. Chem. 巻: 87 ページ: 8416-8423
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.5b01772
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanoantennas as Biomarkers for Bacterial Detection (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Shiigi, T. Kinoshita, M. Fukuda, D. Q. Le, T. Nishino, T. Nagaoka
  • 雑誌名: Anal. Chem. 巻: 87 ページ: 4042-4046
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.5b00415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of an Observation Platform for Bacterial Activity Using Polypyrrole Films Doped with Bacteria (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Q. Le, M. Takai, S. Suekuni, S. Tokonami, T. Nishino, H. Shiigi, T. Nagaoka
  • 雑誌名: Anal. Chem. 巻: 87 ページ: 4047-4052
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.5b00544
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical evaluation of poly(3,4-ethylenedioxythiophene) films doped with bacteria based on viability analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Q. Le, S. Tokonami, T. Nishino, H. Shiigi, T. Nagaoka
  • 雑誌名: Bioelectrochemistry 巻: 105 ページ: 50-55
  • DOI: 10.1016/j.bioelechem.2015.05.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorescence Enhancement of Nanoraspberry Hot-spot Source Composed of Gold Nanoparticles and Aniline Oligomers (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Kinoshita, D. Q. Nguyen, T. Nishino, H. Nakao, H. Shiigi, T. Nagaoka
  • 雑誌名: Anal. Sci. 巻: 31 ページ: 487-493
  • DOI: 10.2116/analsci.31.487
  • 査読あり
• [学会発表] 電気伝導度計測に基づくグルコースの特異的単分子検出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西野 智昭
  • 学会等名: 日本化学会 第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学 京田辺キャンパス
  • 年月日: 2016-03-24 – 2016-03-27
• [学会発表] 単分子－単分子間電子移動の計測のセンサ応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西野 智昭，岩田 陸, Bui Tan Phuc
  • 学会等名: 分子アークテクトニクス研究会第６回研究会
  • 発表場所: 京都大学桂キャンパス
  • 年月日: 2015-10-23 – 2015-10-24
• [学会発表] トンネル電流計測に基づくグルコースの特異的単分子検出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西野智昭
  • 学会等名: 新領域創成研究会２０１５
  • 発表場所: 鈴鹿工業高等専門学校
  • 年月日: 2015-09-28 – 2015-09-29
• [学会発表] DNAプローブを用いた電子輸送計測によるDNA単分子検出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西野 智昭,Bui Phuc,木口 学
  • 学会等名: 第9回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-19