不斉材料界面構造の評価と構築

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: 配位プログラミング ― 分子超構造体の科学と化学素子の創製
• 研究課題/領域番号: 24108701
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 叶 深 北海道大学, 触媒化学研究センター, 准教授 (40250419)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: キラリティ / 界面構造 / 生体分子 / 非線形分光 / 不斉構造 / 脂質二分子膜 / 酵素反応 / 立体選択性

研究概要

生体分子の殆どはキラルな構造･配置を持ち，その機能性発現に重要な役割を果たしている．触媒反応に極めて重要である表面や界面のキラリティに着目し，和周波発生(SFG)振動分光法によって実現することを目指す．本研究ではキラリティ測定のためにブロードバンドSFG計測システムの最適化を行った．これまでに以下の二つの分子系について検討してきた．
(1　)ビナフトール系（BN）キラル分子：キャスト法で作製されたBN薄膜から強いキラルSFG信号を観測したが，薄膜の表面とバルクの両方から発生されるものと考える．偏光制御でアキラルSFG信号との干渉により，R体とS体のBN分子のキラリティも区別できたことから，SFG測定によりキラリティを検出できることが分かった．一方，チオール結合を含むビナフトール誘導体を新規に合成し，金表面に自訴組織化単分子膜として修飾した．単分子膜レベルの界面キラリティの高感度に検出を試みたが，金基板からの非共鳴信号の影響が大きく，現時点では十分なS/NのキラルSFG信号が得られなかった．
(2)　リン脂質系キラル分子：細胞膜の骨格構造となる(L)または(D)のジパルミトイルホスファチジルコリン(DPPC)の脂質分子を，キャスト法またはLB法により超薄膜を研究対象とした．L体とD体のDPPCのキャスト膜から強いキラルSFG信号が観測できたと同時に，そのサインを区別することもできた．LB法で作製した単分子膜からのキラルSFG信号も得られるようになった．従来の円二色性や振動円二色性分光法などの線形キラル分光法より優れていることを示す．いま，その安定検出にさらに努めている．さらに，脂質分子の不斉炭素に接するエステル結合の加水分解反応を触媒するホスホリパーゼの酵素反応の速度論と反応機構について，L体とD体のからなるDPPC二分子膜を持って詳しく調べた．

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] The Structure of Lipid Bilayers Adsorbed on Activated Carboxy Terminated Monolayers Investigated by Sum Frequency Generation Spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Casford, M.; Ge, A.; Kett, P.; Ye, S.; Davies, P.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 118 ページ: 3335-3345
  • DOI: 10.1021/jp410401z
  • 査読あり
• [雑誌論文] The redox reaction of hydrogen peroxide at an Au(100) electrode: Implications for oxygen reduction kinetics. (2014)
  • 著者名/発表者名: Zheng, Y.; Mei D.; Chen Y.X.; Ye, S.
  • 雑誌名: Electrochem. Commun 巻: 39 ページ: 19-21
  • DOI: 0.1016/j.elecom.2013.12.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical and infrared spectroscopic study of the self-assembled monolayer of a cyano-bridged dimeric triruthenium complex on gold surface (2014)
  • 著者名/発表者名: Zhang, H.; Sasaki, Y.; Abe, M.; Zhang, Y.; Ye, S.; Osawa, M.; Uosaki, K.
  • 雑誌名: J. Electroanal. Chem. 巻: 714-715 ページ: 51-55
  • DOI: 10.1016/j.jelechem.2013.12.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] 和周波発生(SFG)振動分光法（最新表面科学講座） (2014)
  • 著者名/発表者名: 叶深，葛愛民
  • 雑誌名: 色材協会誌， 巻: 87 ページ: 64-71
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Properties of the Cyano Complex of Oxo-Centered Triruthenium Core [Ru3(μ3-O)(μ-CH3COO)6(pyridine)2(CN)] (2013)
  • 著者名/発表者名: Zhang, H.; Sasaki, Y.; Zhang, Y.; Ye, S.; Osawa, M.; Abe, M.; Uosaki, K.
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 53 ページ: 1288-1294
  • DOI: 10.1021/ic4012197
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Functional Group on the Monolayer Structures of Biodegradable Quaternary Ammonium Surfactants. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ge, A.; Peng, Q.; Wu, H.; Liu, H.; Tong, Y.; Nishida, T.; Yoshida, N.; Suzuki, K.; Sakai, T.; Osawa, M.; Ye, S.
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 29 ページ: 14411-14420
  • DOI: 10.1021/la403502k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure and Stability Studies of Mixed Monolayers of Saturated and Unsaturated Phospholipids under Low-level Ozone (2013)
  • 著者名/発表者名: Qiao, L.; Ge, A.; Osawa, M.; Ye, S.
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys., 巻: 15 ページ: 17775-17785
  • DOI: 10.1039/C3CP52484A
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proton-Coupled Electron Transfer and Lewis Acid Recognition at Self-Assembled Monolayers of an Oxo-Bridged Diruthenium (III) Complex Functionalized with Two Disulfide Anchors (2013)
  • 著者名/発表者名: Zhang，H.; Abe, M.; Zhang, Y.; Li, G.; Ye, S.; Osawa, M.; Sasaki, Y.
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 29 ページ: 10110-10119.
  • DOI: 10.1021/la401736f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preferential Adsorption of Solvents on Cathode Surface of Li-ion Batteries (2013)
  • 著者名/発表者名: Yu, L.; Liu, H.; Wang, Y.; Kuwata, N.; Osawa, M.; Kawamura, J.; Ye, S.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 52 ページ: 5753-5756
  • DOI: 10.1002/anie.201209976
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure and Lateral Interaction in Mixed Monolayers of Dioctadecyldimethyl Ammonium Chloride (DOAC) and Stearyl Alcohol (2013)
  • 著者名/発表者名: Ge, A.; Wu, H.; Darwish, T.; James, M.; Osawa, M.; Ye, S.
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 29 ページ: 5407-5417
  • DOI: 10.1021/la400143k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structures of Zn-Porphyrin on TiO2 in Dye-Sensitized Solar Cells Studied by Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy and Ultrafast Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Ye, S.; Kathiravan, A.; Hayashi, H.; Tong, Y.; Infahsaeng, Y.; Chabera, P.; Pascher, T.; Yartsev, A.; Isoda, S.; Imahori, H.; Sundstrum, V.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 117 ページ: 6066-6080
  • DOI: 10.1021/jp400336r
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enzyme-Catalyzed Hydrolysis of the Phospholipid Bilayers Studied by Atomic Force Microscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Wu, H.; Yu, L.; Tong, Y.; Ge, A.; Yau, Y.; Osawa, M.; Ye, S.
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes 巻: 1828 ページ: 642-651
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2012.09.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Hydrophobic Metal Oxide Films (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, N.; Yokonishi, R.; Imai, T.; Nakamura, Y.; Kadokura, R.; Tong, Y.; Ye, S.; Watanabe, T.; Okura, T.
  • 雑誌名: Journal of the Society of Inorganic Materials, Japan 巻: 20 ページ: 275-281
  • 査読あり
• [学会発表] 非線形振動分光法による界面構造研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 叶深
  • 学会等名: 東北大学・理学研究科・化学専攻セミナー
  • 発表場所: 東北大学（仙台）
  • 年月日: 20140311-20140311
  • 招待講演
• [学会発表] Enzyme Catalyzed Hydrolysis of the Supported Lipid Bilayers (2014)
  • 著者名/発表者名: 叶深
  • 学会等名: The 3rd International Conference on the MEXT Project of Integrated Research on Chemical Synthesis“Synergy of Theory and Molecular Transformation”
  • 発表場所: Kyusyu University (Fukuoka)
  • 年月日: 20140110-20140111
  • 招待講演
• [学会発表] 固体表面における有機薄膜の界面分子構造ー和周波発生（SFG）振動分光法による検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 葛愛民, 喬琳, 彭奇齢, 大澤雅俊，叶深
  • 学会等名: 2013年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京）
  • 年月日: 20130927-20130929
• [学会発表] 気液界面における脂質単分子膜の構造及びその安定性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 喬琳，葛愛民，大澤雅俊，叶深
  • 学会等名: 2013年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京）
  • 年月日: 20130927-20130929
• [学会発表] 低濃度オゾン中における脂質単分子膜の構造と安定性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 喬琳，葛愛民，大澤雅俊，叶深
  • 学会等名: 第7回分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ（京都）
  • 年月日: 20130924-20130927
• [学会発表] 非線形振動分光法による界面分子構造の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 叶深
  • 学会等名: 第53回分子科学若手の会
  • 発表場所: 分子科学研究所（岡崎）
  • 年月日: 20130819-20130823
  • 招待講演