Immobilization of alkyl-chain molecules on inorganic surface through functional group

官能基を介したアルキル鎖を持つ有機分子の無機表面への固定化

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

無機表面に分子を固定化して規則正しく配列させた膜は自己組織化単分子膜(Self-assembled monolayer: SAM)と呼ばれ、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。また有機分子SAM膜を鋳型としてその上にDNAを固定化させることにより無機表面上により生体内に近い状態を再現させることが可能となる。本研究では、直鎖状の有機分子を用いてSAM膜を作成し、界面の化学結合状態および分子配向を詳細に解析した。金およびサファイア単結晶表面に直鎖アルキル基の両端がそれぞれチオール基(-SH)およ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)分子を固定化させた。測定は放射光X線光電子分光法およびX線吸収微細構造法により行った。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MPTS分子のSAM膜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) with alkyl chains has widely been studied because the alkyl SAM can be used as a mold to immobilize the other organic functional molecules. In this study, we investigate the immobilization of alkyl chain molecules on metal and oxide surfaces with controlling the direction of the alkyl chain. Mercapto-propyl-trimetoxy-silane (MPTS) molecules (HS(CH)Si(OCH)) which have thiol group (SH) and silicon alkoxide group (Si(OCH)) at the terminal sites of the alkyl backbone was adsorbed on Au and sapphire surfaces. The samples were measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and near edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS). 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.