固体表面に吸着した核酸塩基分子の電子状態に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01J00964
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 古川 雅士 大阪大学, 産業科学研究所, 特別研究員(PD)
• Keywords: 固体表面 / 核酸塩基 / DNA / 電子状態 / フェルミレベル / 光電子分光(PES) / X線吸収分光(XAS) / ナノテクノロジー

Research Abstract

【緒言】DNAのフェルミレベル近傍の電子状態に関する研究は、DNAの有する基礎物性(電気伝導性)を議論する上で重要であるにも関わらず、これまでは未開拓な研究領域であった。私は本研究背景をもとに、酸化シリコン表面上DNA分子膜(Poly(dG)・poly(dC):GC, Poly(dA)・poly(dT):AT)の電子状態評価を、光電子分光(PES)およびX線吸収分光(XAS)により行った。
【実験】上記DNA分子膜に、ヨウ素を用いた化学ドーピングによりキャリア(ホール)を積極的に注入し、無ドープ状態との比較を行った。これまでの研究報告から、ヨウ素ドープしたGC対の伝導度は、ドープ時間とともに飛躍的に上昇することが明らかとなっている(M. Taniguchi et al.,JJAP Express Letters, in press.)。全ての分光測定は、分子科学研究所・極端紫外光実験施設(UVSOR)・BL-4Bにて行った(〜10^<-9> Torr、室温)。
【結果と考察】無ドープおよびヨウ素ドープしたグアニン-シトシン(GC)およびアデニン-チミン(AT)塩基対の価電子帯光電子スペクトルを測定した結果、ヨウ素ドープした系では両塩基対ともに変化が見られたが、その挙動は全く逆となることが分かった。GC対のスペクトル(エッジ)は、フェルミレベル側に「染み出す」挙動を示し、AT対においてはその逆となった。特にGC対で見られた変化は、既にナノ伝導特性で報告されている、キャリアドープ(ホールドープ)による伝導度上昇との対応付けが可能であると考えられる。現在は本研究成果をもとに、伝導機構に関する考察を行っている最中である。
【備考】本研究は、理化学研究所および岡崎国立共同研究機構・分子科学研究所との共同により行われた。代表者は、試料作成の一部、および全般の分光測定・データ解析に携わった。

Research Products

• [Publications] Masashi Furukawa et al.: "Geometrical and electronic characterization of DNA base molecules adsorbed on Cu(110) surfaces"MAX-Lab. Activity Report 2001. 220-222 (2002)
• [Publications] Masashi Furukawa et al.: "PES and NEXAFS study of DNA polynucleotides on silicon dioxide surfaces with and without iodine doping"UVSOR Activity Report 2001. 164-165 (2002)
• [Publications] Masashi Furukawa et al.: "Geometrical characterization of pyrimidine base molecules on Cu(110) surfaces : XPS and NEXAFS studies"Surface Science. (In press). (2003)
• [Publications] 高木昭彦, 古川雅士, 田中裕行, 松本卓也, 川合知二: "有機分子/金属界面における電子状態のアライメント"表面科学. 23. 616-621 (2002)
• [Publications] S.Katano, Y.Kim, Masashi Furukawa et al.: "Scanning tunneling microscopy and near edge X-ray absorption fine structure studies of adsorption of trans-2-butene on Pd(110)"Japanese Journal of Applied Physics. 41. 4911-4915 (2002)