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，我们进行了研究，旨在提出一种方法，可以使用化学修饰的尖端、离子和自组装单体直接测量水溶液中的相互作用力。我们测量了与分子膜 (SAM) 表面官能团相互作用产生的力。换句话说，我们使用了基于带有甲基硫基的硅烷化合物对 SAM 进行了改性的 AFM，该硅烷化合物与过渡态形成了强配位键。探针末端有金属。改变水溶液中Ag^+的浓度，测量基质与水溶液中Ag^+浓度之间的吸附力。结果，吸附力增加到Ag^+浓度约为5mM，但当Ag^+浓度进一步增加时，该结果表明甲基。末端带有硫烷基的 SAM 修饰的 Si 基底表面的接触角随着 Ag^+ 浓度的增加而减小（这被认为是由于与 Ag^+ 键合并具有电荷的官能团）。对此完全没有反应。吸附力的增加被认为是由于将基材和尖端的官能团夹在一个银离子之间的相互作用力。换句话说，上述结果是由于使用化学修饰检测。针，可直接施加配位键的力。此外，对于基于具有末端氨基和与H^+形成氢键的2-咪唑啉-1-基的硅烷化合物的SAM，可以改变水溶液中的H^+浓度。吸吮进行了粘附力和接触角的测量。结果，随着H^+浓度的增加，观察到由于官能团的质子化而导致的接触角减小，并且吸附力相应地减小，这被认为是观察到这是由于电荷排斥。此外，两个官能团的 pK 为发现根据_a的差异，观察到吸附力和接触角降低的H^+浓度存在差异。该结果表明，使用化学改性尖端的吸附力测量是这样的。可应用于表面pK_a的测量。