2002 Fiscal Year Annual Research Report

半導体表面を利用した分子認識機構の解明とバイオエレクトロニクスへの応用

Research Project

Project/Area Number	14205007
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	庭野道夫東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20134075)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	木村康男東北大学, 電気通信研究所, 助手 (40312673) 石井久夫東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (60232237)
Keywords	半導体表面 / 赤外分光法 / 分子認識 / DNAチップ / 脂質分子 / バイオエレクトロニクス / 生体機能
Research Abstract	細胞の多種多様な機能の多くは細胞膜の働きに寄るところ大である。細胞膜は脂質分子膜によって成り立っているが、この膜が複雑な構造を持ち、生体分子との協同的な相互作用によって、多種多様な機能を生み出す。したがって、この細胞膜の機能を半導体表面上に移植できれば、分子認識をはじめとする高度の機能を人工的に実現できる。そこで、本研究では、半導体表面上に構造制御された脂質分子膜を形成し、それに吸着する生体分子や高分子の吸着状態を赤外分光法で検知することにより、分子認識機能を持たせることが最終目標である。本年度は、先ず、赤外多重内部反射分析装置の設計・製作を行った。装置は、当初の予定通りに完成し、有機分子の表面吸着に関する試験的な測定も終了した。さらに、Si表面上に1本鎖と2本鎖のDNAを付着させ、製作した赤外分光装置でDNAハイブリッド形成を確かめた。その結果、ハイブリッド形成がこの手法で検出できることが分かった。現在、ハイブリッド形成検出の高感度かも含めて、DNAチップヘの応用を目指して研究を継続中である。また、分子認識用半導体赤外プリズムの作製を行った。多重内部反射分光法は半導体ウェーハの端面から赤外線をウェーハ内に入れ、ウェーハ内を多重内部反射させる。そのために、半導体ウェーハを矩形状に切り出し、端面を斜め45度に研磨する必要がある。この加工には既有の装置を用いた。半導体表面上に生体薄膜形成のための準備研究を行い、現有のLB膜性膜装置を用いて脂質2分子膜形成を試みた。成膜した膜の膜質を多重内部反射赤外分光法と、新規購入した走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて調べた結果、半導体と生体2分子膜の界面に構造上の欠陥があることが判明し、今後、有機薄膜界面の特性評価に有効なケルビン法なども用いた詳細な検討が必要であり、現在、界面特性の詳細な検討を続けている。

Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] 渡辺隼人: "Si(100)表面上のベンゼンの分子吸着過程"表面科学. 24. 36-42 (2003)
[Publications] Masanori Shinohara: "Interaction of hydrogen-terminated Si(100), (110), and (111) surfaces with hydrogen plasma investigated by in situ real-time infrared absorption spectroscopy"Journal of Vacuum Science and Technology. A21. 25-31 (2003)
[Publications] Masanori Shinohara: "Formation and decomposition of Si hydrides during adsorption of Si_2H_6 onto Si(100)(2×1)"Physical Review B. 65. 075319-1-075319-7 (2002)
[Publications] Masanori Shinohara: "Infrared spectroscopy study of adsorption of silane on Si(001)"Surface Science. 502-503. 96-101 (2002)
[Publications] Masanori Shinohara: "Infrared Reflection Spectroscopic Investigation of Adsorption of SiH_x(CH_3)_<4-x> on Si surfaces"Electronics and Communications in Japan Part 2. 85. 59-65 (2002)
[Publications] 庭野道夫: "半導体表面・界面反応の赤外分光観察"応用物理. 71. 1143-1147 (2002)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

半導体表面を利用した分子認識機構の解明とバイオエレクトロニクスへの応用

Principal Investigator

庭野 道夫 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20134075)

Research Products

[Publications] 渡辺 隼人: "Si(100)表面上のベンゼンの分子吸着過程"表面科学. 24. 36-42 (2003)

[Publications] Masanori Shinohara: "Interaction of hydrogen-terminated Si(100), (110), and (111) surfaces with hydrogen plasma investigated by in situ real-time infrared absorption spectroscopy"Journal of Vacuum Science and Technology. A21. 25-31 (2003)

[Publications] Masanori Shinohara: "Formation and decomposition of Si hydrides during adsorption of Si_2H_6 onto Si(100)(2×1)"Physical Review B. 65. 075319-1-075319-7 (2002)

[Publications] Masanori Shinohara: "Infrared spectroscopy study of adsorption of silane on Si(001)"Surface Science. 502-503. 96-101 (2002)

[Publications] Masanori Shinohara: "Infrared Reflection Spectroscopic Investigation of Adsorption of SiH_x(CH_3)_<4-x> on Si surfaces"Electronics and Communications in Japan Part 2. 85. 59-65 (2002)

[Publications] 庭野 道夫: "半導体表面・界面反応の赤外分光観察"応用物理. 71. 1143-1147 (2002)

庭野道夫東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20134075)

[Publications] 渡辺隼人: "Si(100)表面上のベンゼンの分子吸着過程"表面科学. 24. 36-42 (2003)

[Publications] 庭野道夫: "半導体表面・界面反応の赤外分光観察"応用物理. 71. 1143-1147 (2002)