2次元金属ナノ超配列構造による分子集合体の光認識・動的制御

利用二维金属纳米超阵列结构进行分子组装的光学识别和动态控制

基本信息

批准号：
17034002
负责人：
村越敬
金额：
$ 3.2万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

金属微小構造体より構築される極微小空間での高感度分子検出および分子分別システムの構築を行なった。自己組織的に配列させたポリスチレンビーズをテンプレートとしてガラス基板上へ金属を傾斜蒸着することで、ガラス基板上へ金属微小構造体を規則的に配列させることが可能となる。蒸着時の角度・速度・蒸着量の厳密な制御に基づいて、二つの金属微小構造体を近接して配置させたダイマー構造を構築した。その際のギャップ間隔はナノメートルオーダーにて制御可能であった。このギャップ近傍へ2,2'-及び4,4'-bipyridine分子を吸着させた後、顕微ラマン分光装置にてラマン散乱スペクトルの経時観察を行なったところ、両者のスペクトルが瞬間的に入れ替わる挙動が観察された。統計学的解析の結果、本現象は2個以上複数の分子が同時に入れ替わったとは考えられず、単一分子からのシグナルを検知していたものと結論付けられた。これまで、固体基板上に設計された金属微小構造体から単一分子由来のシグナルを観察した直接的な証拠を示した研究例はなく、本研究はその先駆的な成果といえる。一方、構造体ギャップのスケールを幅数十〜数百ナノメートル程度にまで拡張した場合、この構造体基板上にて脂質二分子膜の自発展開現象を発現させることで、自発展開膜内に添加した種々の分子をその分子特性に依存して分離分別することが可能となった。全反射蛍光顕微鏡を用いた単一分子追跡による検討の結果、特定の分子はギヤップでの分子拡散性が顕著に低下していることが明らかとなった。これはギャップにおける化学ポテンシャル障壁の形成が分子拡散性に影響を及ぼした結果であると考えられる。これらの知見により、金属微小構造体により形成される数〜数百ナノメートル程度の微小空間においては、高感度分子検出あるいは分子分別システムなどの機能性が発現することが示された。

高度敏感的分子检测和分子分级系统是在由金属微观结构构建的极小空间中构建的。通过使用自组织的聚苯乙烯珠作为模板将金属沉积倾斜在玻璃基板上，可以定期将金属微结构安排在玻璃基板上。基于对沉积过程中的角度，速度和沉积量的严格控制，构建了一个二聚体结构，其中两个金属微观结构近距离排列。在这种情况下，可以根据纳米的顺序控制间隙间距。在此间隙附近附近的2,2'-和4,4'Bipyridine分子吸附后，使用微拉曼光谱观察到拉曼散射光谱，并且观察到了两种光谱的行为。统计分析得出的结论是，这种现象并未被认为同时被多个分子取代，并且检测到来自单个分子的信号。到目前为止，尚未提供直接的证据表明，观察来自固体底物设计的金属微结构的单分子的信号，并且可以说这项研究是一个开创性的结果。另一方面，当结构间隙的规模扩展到数十纳米的宽度时，脂质双层膜的自发膨胀现象被体现在结构底物上，从而可以将添加到自发性扩张膜的膜膜膜片上的各种分子中分离出来，这是根据其分离的。通过使用单分子跟踪使用总反射荧光显微镜进行研究的结果，发现某些分子在齿轮中的分子扩散率显着降低。这被认为是影响分子扩散率的间隙中化学势障碍形成的结果。这些发现表明，诸如高灵敏度分子检测或分子分级系统之类的功能在金属微结构形成的大约几至几百个纳米的微空间中表现出来。

项目成果

期刊论文数量（15）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Control of near-infrared optical response of metal nano-structured film on glass substrate for intense Raman scattering

玻璃基板上金属纳米结构薄膜近红外光学响应的控制以实现强拉曼散射

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Faraday Discussions 132
影响因子：
0
作者：
Y.Sawai;H.Nabika;M.Kiguchi;Y.Sawai
通讯作者：
Y.Sawai

Control of the Structure of Self-Spreading Lipid Membrane by Changing Electrolyte Concentration

通过改变电解质浓度控制自扩散脂质膜的结构

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Langmuir 22 (26)
影响因子：
0
作者：
Y.Sawai;H.Nabika
通讯作者：
H.Nabika

Control of Anisotropy of Metal Nano-dots Arrayed on Glass Substrate via Photoexcitation under Applying Electric Field in Solution

溶液电场光激发控制玻璃基板上排列的金属纳米点的各向异性

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Trans.Mater.Res.Soc.Jpn 30
影响因子：
0
作者：
Y.Sawai;H.Nabika;M.Kiguchi;Y.Sawai;B.Takimoto;M.Kiguchi;B.Takimoto;M.Kiguchi;B.Takimoto
通讯作者：
B.Takimoto

Electrochemical Fabrication of Pd-Au and Ag-Au Heterogeneous Nano-contacts showing Very Stable Quantized Conductance under Applying High Bias Voltage

电化学制备 Pd-Au 和 Ag-Au 异质纳米接触，在高偏压下表现出非常稳定的量子化电导

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Chem.Lett 34
影响因子：
0
作者：
Y.Sawai;H.Nabika;M.Kiguchi;Y.Sawai;B.Takimoto;M.Kiguchi;B.Takimoto;M.Kiguchi;B.Takimoto;H.Nabika;K.Murakoshi;J.Li
通讯作者：
J.Li

Controlling molecular diffusion in self-spreading lipid bilayer using periodic array of ultra-small metallic architecture on solid surface