ナノスケールの穴に一分子を植え付ける－究極のボトムアップ構造制御に成功－
【ポイント】
- ナノグラフェンのひとつであるオバレン分子を用いて一分子だけを捕捉するナノレベルの穴（空隙）の作製に成功
- 自己組織化単分子膜を形成する分子を自己組織化させずに孤立化させて空隙に植え付けることに成功
- 表面科学からナノスケール表面工学や加工への発展が期待できる
【概要説明】
熊本大学産業ナノマテリアル研究所の吉本惣一郎准教授らの研究グループは，自己組織化することが知られている分子群（チオール分子）（注１）を金基板上で自己組織化させずに特定の位置に吸着させる手法を見出しました。ナノグラフェンのひとつであるオバレン分子の低対称性構造が発現する特殊な２次元構造を電極表面で制御することにより，チオール分子が１つ吸着できるサイトの形成を可能としました。電気化学走査型トンネル顕微鏡（EC-STM）（注２）を用いて，金電極表面に作製したオバレン分子膜の分子スケール観察により、そのナノスケール空隙に孤立化したチオール分子を吸着制御することに世界で初めて成功しました。
本研究で見出された「分子を植え付ける」手法は種々の機能を有するチオール分子に適用が可能であり，孤立化された分子物性の解明をはじめその精密な分子デザインにより分子レベルのパターニング，３次元ナノ構造体形成のための土台として新しい電子デバイスへの展開が期待されます。この研究成果は，令和4年4月14日に科学雑誌「Chemical Science」にオンライン公開されました。
本研究は，日本学術振興会科学研究費助成事業，住友財団基礎科学研究助成，本学産業ナノ支援プロジェクトなどの支援を受けて実施されました。
【用語解説】
注１ チオール分子：イオウと金や銀などと化学結合を形成する，いわゆる「自己組織化単分子膜」を形成することが知られている。
注２ 電気化学走査型トンネル顕微鏡（EC-STM）：探針で表面を走査し基板と探針の間に流れる「トンネル電流」の変化を表面の凹凸として捉えることで，物質表面を原子・分子レベルで解像できる顕微鏡。
【論文情報】
論文名：Molecular planting of a single oraganothiol into a “gap-site” of a 2D patterned adlayer in an electrochemical environment
著者： Soichiro Yoshimoto and Hiroto Ogata
掲載誌：Chemical Science
doi：10.1039/D1SC07227G
URL：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/SC/D1SC07227G
【詳細】 プレスリリース（PDF623KB）
熊本大学産業ナノマテリアル研究所
担当：吉本惣一郎（准教授）
電話：096-342-3948
E-mail：so-yoshi※kumamoto-u.ac.jp
（※を@に置き換えてください）