走査型プローブ顕微鏡による有機・生体分子からなる薄膜の分子内機能単位での研究

利用扫描探针显微镜研究有机和生物分子组成的薄膜的分子内功能单元

基本信息

批准号：
08780619
负责人：
日比野政裕
金额：
$ 0.7万
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：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08780619/
关键词：
走査型トンネル顕微鏡固液界面有機分子生体分子

项目摘要

界面を利用すると有機・生体分子は自己集合により構造をとることが知られている。そこで、本研究では、第1に、固液界面を利用して有機・生体分子の2次元配向膜をグラファイト基板上に作成し、その薄膜の物性を走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて測定した。特に2本の炭化水素鎖の間にエーテル、エステル、ケトン基を挟んだ直鎖状の有機分子からなる薄膜のSTM観察を行った。各種の官能基はSTM像の炭化水素鎖のメチレン基のコントラストと比較して識別できた。すなわち、分子内の各種の官能基はトンネル現象によって識別することが可能である。さらに、これらの分子の2次元配向は官能基の種類によって異なった。このことは、有機分子からなる2次元配向膜の制御において重要な意味を持つ。第2に、有機分子の自己集合に気液界面を利用した(ラングミュアーブロジェット(LB)法)。この方法を用いて、脂肪酸分子の2次元配向膜(LB膜)を作成し、原子間力顕微鏡(AFM)により分子の配向を検討した。この配向膜では分子が六方格子を組むことは既に報告されているが、格子欠陥を含む領域の直接観察は難しく、成功した場合でもAFM像にフーリエ変換等の画像のデジタル処理を施す必要があった。我々は、注意深く、且つ、詳細に薄膜の表面構造を調べることによって、これらの画像処理を用いることなく、転位等の格子欠陥の存在をAFMの直接観察によって示すことに成功した。この結果は、有機分子からなる2次元配向膜においても金属・半導体等の薄膜と同様に2個1組の転位の存在はエネルギー的に有利であり、その結果として、この転移は配向膜に内在することができることを支持する。

众所周知，有机分子和生物分子在使用界面时通过自组装形成结构。因此，在这项研究中，我们首先利用固液界面在石墨基板上创建了有机和生物分子的二维取向薄膜，并使用扫描隧道显微镜（STM）测量了薄膜的物理性质。。特别是，我们对由夹在两个烃链之间的醚、酯或酮基团的线性有机分子组成的薄膜进行了 STM 观察。通过比较 STM 图像中烃链中亚甲基的对比度，可以识别各种官能团。也就是说，分子内的各种官能团可以通过隧道现象来识别。此外，这些分子的二维取向根据官能团的类型而不同。这对于控制由有机分子制成的二维取向膜具有重要意义。其次，我们利用气液界面进行有机分子的自组装（Langmuir-Blodgett（LB）方法）。使用这种方法，我们创建了脂肪酸分子的二维取向膜（LB膜），并使用原子力显微镜（AFM）检查了分子的取向。据报道，该取向膜中分子形成六方晶格，但直接观察含有晶格缺陷的区域很困难，即使成功，也需要对AFM图像进行傅里叶变换等数字处理。通过仔细、详细地检查薄膜的表面结构，我们成功地通过直接 AFM 观察而不使用图像处理来证明了晶格缺陷（例如位错）的存在。该结果表明，即使在由有机分子制成的二维取向膜中，位错对的存在在能量上也是有利的，就像在金属、半导体等的薄膜中一样，因此，这些位错是在有机分子的内部。尽可能支持对准膜。