走査型トンネル顕微鏡による分子内機能単位での有機分子・生体分子の観察

使用扫描隧道显微镜观察分子功能单元中的有机分子和生物分子

基本信息

批准号：
07780570
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：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07780570/
关键词：
走査型トンネル顕微鏡有機分子生体分子固液界面

项目摘要

本研究は、液体・固体界面を利用して有機分子及び生体分子を基板上に配向させ、これらの分子の高分解能でのSTM観察に成功した。まず、固液界面に有機分子を配向させる方法を開発した(95年論文発表)。さらに、この手法による有機分子のSTM観察は、当初の目的だった分子内の官能基単位の分解能を越え、有機分子中の個々の原子の識別にまで到達した(論文準備中)。このことから、有機分子のSTM像はフロンティア軌道の最高被占軌道や最低空軌道を単純に示しているのではないことが確認された。加えて、有機分子内の1原子の置換による2次元配向への影響を直接示すことに成功した。さらに、固液界面における2次元配向した分子の動的振る舞いを示した(論文印刷中)。この分子レベルの振る舞いを詳細に解析することによって、我々は、これまでに測定されてきたバルクな状態で観察されてきた現象を熱力学のフリーエネルギーの視点から分子レベルで統一的に述べることに成功した(論文準備中)。タンパク質のSTM観察において最大の疑問は、「絶縁体のタンパク質分子がなぜSTMによって観察することができるのか?」という点にある。しかしながら、これまでの報告で、再現性の高いSTM像が得られたことはほとんどない。1番の理由は、STM観察中に探針とサンプルの相互作用によって、サンプルが移動することにある。そこで、タンパク質分子を基板に共有結合することにより、この問題点を解決した。この方法によって、我々は簡便に、しかも、再現性の高いSTM像を得ることに成功した。この結果から我々は、タンパク質のSTM観察における新しいメカニズムを提唱している(論文準備中)。

在这项研究中，我们利用液-固界面成功地将有机分子和生物分子排列在基质上，并观察了这些分子的高分辨率 STM 观察结果。首先，他开发了一种在固液界面定向有机分子的方法（1995年发表论文）。此外，使用这种方法对有机分子进行STM观察已经超出了解析分子内官能团单元的最初目标，现在已经达到了可以识别有机分子内单个原子的程度（论文正在准备中）。这证实了有机分子的 STM 图像不仅仅显示最高占据或最低未占据前沿轨道。此外，我们成功地直接证明了有机分子内单原子取代对二维取向的影响。此外，我们还演示了二维定向分子在固液界面的动态行为（论文正在出版）。通过在分子水平上详细分析这种行为，我们将能够从热力学自由能的角度以统一的方式描述在块体状态下观察到的现象（论文正在准备中）。 STM观察蛋白质最大的问题是“为什么绝缘蛋白质分子可以用STM观察到？”然而，在迄今为止的报道中，很少获得具有高再现性的STM图像。第一个原因是，在STM观察过程中，由于针尖与样品之间的相互作用，样品发生了移动。因此，通过将蛋白质分子共价键合到基底上来解决这个问题。使用这种方法，我们成功地轻松获得了具有高重复性的 STM 图像。基于这些结果，我们提出了一种用于蛋白质 STM 观察的新机制（论文正在准备中）。