2001 Fiscal Year Annual Research Report
異種酸化物結晶間のナノ空間制御による分子認識素子の設計
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13650878
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中村 吉伸 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (30198254)
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| Keywords | ヘテロ界面 / STM / CuO / ZnO / 分子認識 / トンネル電流 / アルコール / センサー |
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| Research Abstract |
優れた基質特異性を有する酵素をモデルとし、その反応場類似の環境を無機物質にて構築することで生体物質のもつ優れた分子認識機能と無機物質本来の性質である構造安定性を兼ね備えた新しい化学センサー素子を開発することを目的としている。反応場の構築は酸化物単結晶を探針とするSTMにより異なる酸化物単結晶表面との間にトンネルへテロ接合を形成し、原子スケールにて精緻に制御されたヘテロ界面を反応場としてその場における直鎖アルコール分子認識機能の評価実験を行った。
p型半導性を有する酸化銅(CuO)針状結晶を探針とし、その先端銅原子と酸化亜鉛(ZnO)の亜鉛終端面((0001)面)あるいは酸素終端面((000-1)面)との間のトンネル接合を形成してI-V測定を行ない、さらに接合界面にアルコール分子(蒸気)を導入して電流電圧特性の変化を観測した。このように作製した界面のうち、ZnO亜鉛終端面を構成するZn原子の六方2次元格子とその直上のCu1原子で構成される反応場は直鎖アルコールセンシングには適した場であり、この系を選択したときに限り室温にて電流電圧特性が著しく影響を受けることがわかった。本実験では探針に用いた物質が半導体であるためキャリア濃度及び状態密度とも小さく、CuO探針先端のCu原子は金属探針を用いた通常のSTSと異なり、試料表面に著しく接近した(5A以下)状態にあるといえる。この影響でCu-ZnO(0001)界面におけるトンネル電流に対する分子導入効果は分子のアルキル直鎖の短いものほど影響を受けやすいことがわかり、この設計した反応場がやはり生体類似機能の分子ふるい効果を有していることことが明らかにされた。
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