分子認識機能界面とセンシング

分子识别功能接口与传感

基本信息

批准号：
09237106
负责人：
谷口功
金额：
$ 48.96万
依托单位：
Kumamoto 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：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、新しいセンシング機能界面の創製を目指して、1)制御無機・有機複合化界面の創製、2)酵素モデル構造性金属錯体等を用いた生体機能界面の構築、3)無機固体界面を用いたガスセンサ機能界面の構築、などの研究を進め、以下のような研究成果を得た。1.制御無機・有機複合化界面での分子認識機能の発現に関して、シトクロムcの電気化学応答に対する明確な界面構造依存性を2-、4-ピリジンチオール(2-PySH、4-PySH)、2-ピリミジンチオール(2-PymSH)等を用いて示し、その界面構造や吸着分子のピリジン窒素のpKaは変化などをSTM測定および表面赤外分光測定から明らかにした。4-PySHの金(100)面上での吸着構造やアントラキノン部位を持つアルキルチオールの金電極上へ吸着挙動を明らかにした。2.生体機能界面の創製と応用において、ヘムエリトリン酵素機能を有する多電子移動型のルテニウムニ核錯体の電極上への固定化に成功し、その特性を明らかにした。また、2-PymSH修飾金電極上では銅タンパク質であるアズリンの速い電子移動反応を観測した。電気化学顕微鏡を用いて単一細胞および細胞膜の機能を明らかにすると共に自己集合的に電極上にパターニングした酵素等のイメージングに成功した。3.高選択制・無機固体型センサ機能界面の創製に関して、半導体型ガスセンサの高感度化のため酸化スズゾル粒子の分散性を制御してメソポア構造の制御によりセンサ感度を一桁向上できた。また、100ppmレベルの二酸化炭素測定用の高耐湿性・低温動作機能を持つ固体電解質型ガスセンサを開発し選択性発現のための界面構造を明らかにすると共に高機能化のメカニズムを示した。これらの研究は、いずれも新しい機能材料・機能素子創出の基礎の確立に大きく寄与する世界をリードする研究である。

在这项研究中，我们的目标是创建一个新的传感功能界面，1）创建一个受控的无机/有机复合界面，2）使用酶模型结构金属复合物构建一个生物功能界面，3）创建一个无机固体界面。针对气体传感器功能接口的构建，取得了以下研究成果。 1.关于受控无机-有机复合界面分子识别功能的表达，我们证明了细胞色素c对2-, 4-吡啶硫醇（2-PySH，4-PySH）的电化学响应具有明显的界面结构依赖性，2 -嘧啶硫醇（2-PymSH）等，并通过STM测量和表面红外光谱测量阐明了吸附分子吡啶氮的界面结构和pKa变化。阐明了4-PySH在金(100)表面的吸附结构以及带有蒽醌部分的烷基硫醇在金电极上的吸附行为。 2. 在生物功能界面的创建和应用中，我们成功地将具有血红蛋白酶功能的多电子转移型钌双核配合物固定在电极上并阐明了其性质。此外，我们还观察到天青蛋白（一种铜蛋白）在 2-PymSH 修饰的金电极上发生快速电子转移反应。使用电化学显微镜，我们阐明了单细胞和细胞膜的功能，并成功地对在电极上自组装和图案化的酶等进行了成像。 3. 在高选择性无机固态传感器功能界面的创建方面，我们通过控制氧化锡溶胶颗粒的分散性和控制介孔结构来提高半导体的灵敏度，使传感器灵敏度提高了一个数量级气体传感器。此外，我们开发了一种具有高耐湿性和低温操作功能的固体电解质气体传感器，用于测量100 ppm水平的二氧化碳，阐明了表达选择性的界面结构，并展示了高功能性的机制。所有这些研究都是世界领先的研究，将极大地有助于为创建新型功能材料和功能器件奠定基础。