DNA鎖に沿った1次元半導体ナノ粒子アレイの調製と物性

沿DNA链的一维半导体纳米颗粒阵列的制备及其物理性质

基本信息

批准号：
10750595
负责人：
鳥本司
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Osaka 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：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

量子サイズ効果を示し半導体ナノ粒子を規則的に配列させることにより、ナノ粒子間に電気的な相互作用が生じ、個々の半導体ナノ粒子とは極めて異なった光電気化学特性が発現すると期待されている。本研究では、昨年度の研究においてすでに作製法を確立しているDNA二重鎖をテンプレートとした一次元CdSナノ粒子アレイ(CdSアレイ/DNA)について、その光電気化学特性を評価した。CdSナノ粒子表面を(2-メルカプトエチル)トリメチルアンモニウムで化学修飾することにより、粒子表面に正電荷を有するCdSナノ粒子を調製した。CdSアレイ/DNA固定電極は、(2-メルカプトエチル)トリメチルアンモニウムの自己集合膜を形成させた金電極を、DNA(子ウシ胸腺)溶液およびCdSナノ粒子溶液に交互に浸漬することにより、電極表面でCdSアレイ/DNAを形成・積層させた。調製したCdSアレイ/DNA固定電極を用いて光電流-電位曲線を測定したところ、アノード光電流が観察され、その立ち上がり電位は-1.3V vs SCEであった。光電流のアクションスペクトルを測定したところ、溶液中のCdSナノ粒子の吸収スペクトルと良い一致を示し、CdSナノ粒子が光増感剤として働いていることがわかった。さらに電極上へのCdSアレイ/DNAの積層回数を増加させることにより見かけの量子収率が直線的に増大したことから、DNAおよびCdSの各溶液に浸漬を繰り返すことによりCdSアレイ/DNAが電極上に積層され、さらに固定されたCdSナノ粒子が光電気化学的に活性であることが分かった。

通过规则地排列表现出量子尺寸效应的半导体纳米粒子，预计纳米粒子之间将发生电相互作用，并且将发展出与单个半导体纳米粒子极其不同的光电化学性质。在这项研究中，我们使用DNA双链作为模板评估了一维CdS纳米粒子阵列（CdS阵列/DNA）的光电化学性质，其生产方法在去年的研究中已经建立。采用(2-巯基乙基)三甲基铵对CdS纳米颗粒表面进行化学修饰，制备了颗粒表面带正电荷的CdS纳米颗粒。 CdS阵列/DNA固定电极是将金电极交替浸入DNA（小牛胸腺）溶液和CdS纳米粒子中，在电极表面形成（2-巯基乙基）三甲基铵自组装膜，从而制成CdS阵列/DNA固定电极。形成并堆叠CdS阵列/DNA。当使用制备的CdS阵列/DNA固定电极测量光电流-电位曲线时，观察到阳极光电流，其上升电位为-1.3V vs SCE。当测量光电流的作用光谱时，它与溶液中CdS纳米粒子的吸收光谱很好地吻合，表明CdS纳米粒子起到了光敏剂的作用。此外，通过增加CdS阵列/DNA在电极上堆叠的次数，表观量子产率线性增加。发现堆叠并进一步固定的CdS纳米颗粒具有光电化学活性。