Orientation-controlled surface immobilization of alkyl molecules

配向制御したアルキル分子の表面への固定化

成田 あゆみ; 馬場 祐治  ; 関口 哲弘  ; 下山 巖   ; 平尾 法恵; 矢板 毅

Narita, Ayumi; Baba, Yuji; Sekiguchi, Tetsuhiro; Shimoyama, Iwao; Hirao, Norie; Yaita, Tsuyoshi

生体分子の軟X線吸収とその結果としての分子の断片化を詳細に調べる新しい試料系として、自己組織化単分子膜(Self-assembled monolayer: SAM)に注目した。SAMは、有機高分子の薄膜材料として化学的に表面に安定に固定したものであり近年バイオセンサーなどの分野においても注目されている。本研究では、生体高分子を模擬した鎖状有機分子として、直鎖アルキル基の両端がそれぞれチオール基(-SH)及びシリコンアルコキシド基(-Si(OCH))で終端されたメルカプトプロピルトリメトキシシラン(MPTS)分子を用い、金及びサファイア表面にSAMを作成し、界面の化学結合状態を放射光を用いたX線光電子分光法及びX線吸収微細構造法により調べた。その結果、金表面ではイオウ原子と金原子が結合し、MPTS分子はチオール基が下、アルコキシド基が上になった単分子膜を形成していることがわかった。一方、サファイア表面ではMPTS分子の向きは、金表面の場合と反対であった。以上のことから、SAMはそれが形成される表面の性質に強く依存することが明らかになった。

Self-assembled monolayer (SAM) has been focused as new thin film materials because SAMs have high chemical stability. In this study, we have investigated that the chemical states of the interfaces between mercapto-propyl-trimethoxy-silane (MPTS) molecules and inorganic substrates using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and near-edge X-ray fine structure (NEXAFS). It was found that the MPTS molecules form strong chemical bond with the Au substrate through thiol groups. For XPS spectra, the results showed that thiol groups in MPTS form covalent bonds with Au, while alkoxide groups are bound with sapphire. As a result, MPTS molecules are adsorbed on Au with thiol groups and alkoxide groups are located at the upper side, while the direction of MPTS molecules on sapphire surface is opposite. It is concluded that MPTS molecules can be used as a mold to immobilize the other organic molecules through thiol or alkoxide groups.