有機・生体分子からなる機能性薄膜の配向の制御とその物性の評価

由有机和生物分子组成的功能薄膜的取向控制及其物理性质的评估

基本信息

批准号：
09780602
负责人：
日比野政裕
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09780602/
关键词：
走査型トンネル顕微鏡原子間力顕微鏡生体膜 Langmuir-Blodgett膜脂肪酸リン脂質コレステロール自己集積走査型トンネル顕微鏡(STM)原子間力顕微鏡(AFM)ラングミュアーブロジェット(LB)膜界面有機分子機能性薄膜自己集合

项目摘要

生体関連分子からなる2次元配向膜の研究は、なぜ分子が自己集合により機能的組織体を形成するのかという問題に対して重要な情報が得られるだけでなく、新素材の開発等の視点からも注目されている。この薄膜の物性の研究において、我々は近年開発された走査型プローブ顕微鏡を用いると原子・分子レベルの直接観察という視点に立ち、官能基単位の分解能で、構造、電子物性と分子間相互作用の3つの観点に基づいた機能性薄膜の物性の研究方法を試みることができる。そこで、第1に、固液界面に形成した有機分子単分子膜の走査型トンネル顕微鏡(STM)観察からSTMによる有機分子内の個々の原子の識別が可能であるかを検討した。実験には2本の炭化水素鎖の中央に官能基を挟んだ直鎖状分子を用いた。これらの分子の2次元配向は官能基の種類によって大きく異なった。さらに、1分子のSTM像において炭化水素鎖のコントラストを基準にして他の領域の原子団のコントラストを比較することにより、有機分子内での個々の原子の識別が可能であることを示した。第2に、2次元配向における炭化水素鎖の影響を脂肪酸からなる単分子膜を用いて検討し配向は炭化水素鎖の数の偶奇性によって異なることを示した。脂肪酸は不斉炭素原子を持たないので3次元の結晶構造には鏡像関係の単位格子は存在しない。しかしながら、2次元の膜においては炭化水素鎖を主軸にした回転が制限されるために単位格子に鏡像関係が生じることを明らかにした。第3に、リン脂質/コレステロールの2成分からなる薄膜の相分離状態に着目し分子間の電荷ー電荷間の相互作用とドメイン境界に働く力の大きさを検討した。

由生物相关分子制成的二维取向膜的研究不仅提供了有关分子为何自组装成功能组织的重要信息，而且从开发新材料的角度提供了重要信息也引起了人们的关注。在研究这些薄膜的物理性质时，我们使用最近开发的扫描探针显微镜在原子和分子水平上直接观察结构、电子性质和分子间相互作用，我们可以尝试功能薄膜物理性质的研究方法。基于三个观点。首先，我们研究了是否可以通过扫描隧道显微镜（STM）观察固液界面形成的单层有机分子来识别有机分子中的单个原子。在实验中，使用了带有夹在两个烃链之间的官能团的线性分子。这些分子的二维取向根据官能团的类型而有很大差异。此外，我们表明，通过比较其他区域原子团的对比度与单个分子 STM 图像中烃链的对比度，可以识别有机分子内的单个原子。其次，我们使用单层脂肪酸研究了烃链对二维取向的影响，结果表明取向因烃链数量的偶数或奇数而异。脂肪酸没有不对称碳原子，因此其三维晶体结构中不存在镜像晶胞。然而，在二维薄膜中，绕烃链主轴的旋转受到限制，导致晶胞中存在镜像关系。第三，我们关注由磷脂/胆固醇两种成分组成的薄膜的相分离状态，并研究分子之间的电荷间相互作用以及作用在域边界上的力的大小。