化学力顕微鏡の開発

化学力显微镜的开发

基本信息

批准号：
07554037
负责人：
梅澤喜夫
金额：
$ 9.15万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至 1997
项目状态：
已结题

项目摘要

平成9年度においては,化学修飾探針による相互作用力の直接測定が行える方法論の提案を目的とした研究を行った.まず,化学修飾探針による配位結合に基づく化学種の認識を目的として,水溶液中のイオンと自己集合単分子膜(SAMs)表面の官能基との相互作用に由来する力の測定を行った.すなわち,末端に遷移金属と強い配位結合を形成するmethylsulfanyl基を持つシラン化合物に基づくSAMsを修飾したAFM探針と基板との吸着力を,水溶液中のAg^+の濃度を変化させながら測定した.その結果,吸着力は,5mM付近のAg^+濃度までは増加するが,さらにAg^+濃度を増加させると減少した.この結果は,methylsulfanyl基を末端に持つSAMs修飾Si基板表面の接触角がAg^+濃度の増加に伴い減少するという結果(官能基がAg^+と結合し電荷を持つことに起因していると考えられる)とは全く反応していない.このような吸着力の増加は,一つの銀イオンに対して基板・探針双方の官能基が挟み込むように配位する相互作用力が働くことに由来すると考えられる.すなわち以上の結果は,化学修飾探針を用いることで,配位結合の力を直接測定できることを示している.また,H^+と水素結合を形成するamino基,2-imidazolin-1-yl基を末端に持つシラン化合物に基づくSAMsについても,水溶液中のH^+濃度を変化させて同様の吸着力・接触角測定を行った.その結果,H^+濃度の増加に伴う,官能基のプロトン化による接触角の減少が観測され,それに対応して電荷の反発によると考えられる吸着力の減少が観測された.さらに,両者の官能基のpK_aの違いに応じて,吸着力および接触角の減少が観測されるH^+濃度の違いがあることが分かった.この結果は,化学修飾探針を用いた吸着力測定が,単分子膜表面の表面pK_aの測定に適用できることを示している.

1997年，进行了研究，目的是提出一种方法，该方法允许使用化学修饰的探针直接测量相互作用。首先，为了使用化学修饰的探针识别化学物种的目的，从水溶液中的离子和官能团之间的相互作用衍生的力在自组装单层（SAM）的表面衍生而成。换句话说，AFM探针用SAM基于甲烷化合物与甲基磺烷基的硅烷化合物进行了修饰，这些甲烷化合物在其末端与过渡金属形成强配位键。通过改变水溶液中的Ag^+浓度来测量底物和底物之间的吸附力。结果，吸附力增加到5mm左右的Ag^+浓度，但是当Ag^+的浓度进一步增加时降低。该结果完全没有反应与SAMS修饰的Si底物的表面的接触角，该si底物的末端具有甲基磺烷基，随着Ag^+浓度的增加而降低（这被认为是由于功能组键键合作为Ag^+并且具有电荷）。人们认为，吸附力的增加是由相互作用的相互作用作用的，该相互作用能力将底物的官能团和探针的官能团串成一个银离子。也就是说，以上结果表明，可以使用化学修改的探针直接测量配位键的力。此外，对于基于硅烷化合物的SAM在末端具有2-咪唑素-1-基团的硅烷化合物，它们与H^+形成H^+的氢键，在水溶液中的H^+浓度变为相似的吸附。我们测量了粘附力和接触角。结果，观察到官能团的质子化引起的接触角下降，H^+浓度的增加观察到，并且观察到吸附力的降低，这被认为是由于电荷的排斥而引起的。此外，发现H^+浓度存在差异，其中观察到吸附力和接触角，具体取决于两个官能团的PK_A的差异。该结果表明，使用化学修饰的探针的吸附力测量可以应用于单层膜表面表面PK_A的测量。