分子認識機能電極のメゾスコピックパターンニング

分子识别功能电极的介观图案化

基本信息

批准号：
10131205
负责人：
下村政嗣
金额：
$ 0.9万
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 (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、分子レベルで構造が制御された分子認識表面を有し、かつ、サブミクロンからサブミリメーターにわたるメゾスコピック領域において規則的なパターンを有するミクロ電極を作製し、パターンに特徴的な電気化学特性を発現することにある。本申請者は、様々な高分子の希薄溶液を電極などの固体基板上にキャストして得られるフィルム中で、数百ナノメーターから致百ミクロンにわたるいわゆるメゾスコビック領域において、規則的に二次元配列したドットやライン、ハニカム状のネットワークなど様々な構造が形成されることを見いだした。また、核酸塩基を親水部に有する両親媒性化合物から形成される単分子膜が、DNA中と同様に相補的な塩基対を形成し、きわめて高い分子認識能を有することを見いだしている。そこで、核酸塩基や多糖類を有する自己組織性高分子膜によって電極表面を構造的に修飾したミクロ電極を作り、核酸や蛋白質との特異的な相互作用を電気化学的な手法によって検出するシステムを構築する。すでに前年度の研究において、キャスト過程で自発的に形成される高分子のハニカムパターンを鋳型として金のマイクロアレーの作製に成功した。本年度は種々のチオール化合物による金マイクロアレー表面の選択的な修飾と化学力顕微鏡による観察を行った。アクリル酸とドデシルアクリルアミドのラジカル共重合によって得た両親媒性高分子の希薄なクロロフォルム溶液を高湿度下でITO上にキャストしてハニカム構造を作製した。高分子パターン上に金をコーティングしたのちクロロフォルム中で超音波洗浄、さらに界面活性剤で洗浄してポリマーを除去することで、ヘキサゴナル配列した直径約2ミクロンの金ドットのアレーを作製した。ポリマーを完全に除去せずに絶縁層として残し、金コートしたカンチレバーを用いてコンタクトモードによるAFM測定で導電性の二次元マッピングに成功した。核酸塩基を有する長鎖チオール誘導体を合成し、電気化学的還元脱着反応から金電極表面への吸着量を見積もったところ、ほぼ単分子層でSAMを形成することがわかった。

这项研究的目的是用分子识别表面制造微电极，其结构在分子水平受控，并在介观区中具有规则的模式，从亚微米到亚毫米仪，并发展了该模式的电化学特性。目前的申请人发现，通过将各种聚合物的稀释溶液铸造到固体底物（例如电极）中，在诸如电极等固体底物中形成的各种结构，例如在所谓的中层中，从几百纳米米 /米到一百微米。还发现，由在亲水性部分中具有核碱基的两亲性化合物形成的单层形成的单层以与DNA中的方式相同，并且具有极高的分子识别能力。因此，构建了微电极，其中电极表面使用含有核碱基和多糖的自组织的聚合物膜在结构上进行了修饰，并构建了一个系统来检测通过电化学技术与核酸和蛋白质的特定相互作用。在往年的研究中，我们使用在铸造过程中自发形成的聚合物的蜂窝模式成功地生产了金微阵列，作为模板。今年，通过化学力显微镜进行了各种硫醇化合物和观测值的金微阵列表面的选择性修饰。在高湿度下，通过丙烯酸和十二烯丙基丙烯酰胺的自由共聚获得的两亲聚合物的稀氯仿溶液被施加在ITO上，以产生蜂窝结构。在用金涂层聚合物模式后，将聚合物用氯仿清洗，然后用表面活性剂洗涤以去除聚合物，从而产生一系列的六角形阵列金点，直径约为2微米。将聚合物作为绝缘层留而不完全去除，并通过使用金涂层的悬臂通过AFM测量成功实现了导电二维映射。合成了具有核碱基的长链硫醇衍生物，并根据电化学还原解吸反应估算到金电极表面的吸附量，并发现SAM几乎在单层中形成。