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電場を用いた誘導自己組織化による動的パターン形成制御法の開発

Research Project

Project/Area Number 15J09841
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Intelligent mechanics/Mechanical systems
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

宮廻 裕樹  東京大学, 情報理工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords電子線 / バーチャル電極 / ソフトマター / 脂質二重膜 / 相分離 / 界面動電現象 / 誘導自己組織化 / 制御工学 / 電子線リソグラフィ / ナノバイオテクノロジー
Outline of Annual Research Achievements

本研究は,電子線により誘導されるナノ電場(バーチャル電極)を用いて分子間の静電相互作用などの分子間力を操作することにより,ソフトマターがつくる自己組織化構造を動的に誘導する制御インタフェースを構築することを目的としている.本年度は,人工脂質二重膜の流動性パターニングや相分離ドメイン構造の誘導への応用について研究を行った.
DOPC(1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine),DPPC(1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine),コレステロールと蛍光標識された脂質を含む脂質二重膜を自発展開法によって厚さ100 nmの窒化ケイ素(SiN)膜上に形成し,SiN薄膜を介して加速電圧2.5 kVの電子線を間接的に照射したときの蛍光強度の変化を計測した.その結果,電子線の照射領域において蛍光強度の減少が見られ,電子線照射終了後には蛍光強度の急速な回復が見られた.これは,電子線による電場によってSiN薄膜の表面エネルギーが変化したことにより,脂質分子がSiN薄膜上から脱離したあと,照射領域外から脂質分子が再展開したためであると考えられる.さらに,蛍光強度の回復が見られたあとドメイン構造の成長が観察された.コレラ毒素Bサブユニットが特異的に吸着する糖脂質を混ぜて同様の実験をした結果,成長したドメイン構造においてコレラ毒素Bサブユニットの吸着量が多くなり,このドメイン構造が液体秩序相であることを示唆する結果が得られた.以上の結果から,人工脂質二重膜の流動性を電子線によるバーチャル電極により制御することで,人工脂質二重膜のドメイン構造を動的に誘導できることが実証された.
開発された制御インタフェースは人工脂質二重膜を用いたデバイスのラピットプロトタイピングなどへ応用できると考えられる.

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2018 2017 2016 2015

All Journal Article (5 results) (of which Acknowledgement Compliant: 5 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results)

  • [Journal Article] 第33回研究会優秀発表賞 電子線による局所電場印加システムを用いた高分子レオロジーのその場制御2016

    • Author(s)
      宮廻裕樹,満渕邦彦,星野隆行
    • Journal Title

      化学とマイクロ・ナノシステム学会誌

      Volume: 15 Pages: 16-17

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    • Author(s)
      Takayuki Hoshino, Hiroki Miyazako, Atsuki Nakayama, Akira Wagatsuma, and Kunihiko Mabuchi
    • Journal Title

      Sensors and Actuators B: Chemical

      Volume: 236 Pages: 659-667

    • DOI

      10.1016/j.snb.2016.06.023

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] In situ Patterning of Organic Molecules in Aqueous Solutions Using an Inverted Electron-beam Lithography System2016

    • Author(s)
      Hiroki Miyazako, Kazuhiko Ishihara , Kunihiko Mabuchi, and Takayuki Hoshino
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: In press

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  • [Journal Article] Coordinated Spatial Pattern Formation in Biomolecular Communication Networks2015

    • Author(s)
      Yutaka Hori, Hiroki Miyazako, Soichiro Kumagai and Shinji Hara
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Molecular, Biological and Multi-Scale Communications

      Volume: 1 Issue: 2 Pages: 111-121

    • DOI

      10.1109/tmbmc.2015.2500567

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  • [Journal Article] Spatiotemporal Control of Electrokinetic Transport in Nanofluidics Using an Inverted Electron-Beam Lithography System2015

    • Author(s)
      Hiroki Miyazako, Kunihiko Mabuchi, and Takayuki Hoshino
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 31 Issue: 23 Pages: 6595-6603

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.5b00806

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      宮廻裕樹,星野隆行
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      宮廻裕樹, 満渕邦彦, 星野隆行
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      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
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      第64回応用物理学会春季講演会
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      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
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      2017-03-16
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      星野隆行, 宮廻裕樹, 吉岡基, 我妻玲, 満渕邦彦
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      第64回応用物理学会春季講演会
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      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
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      2017-03-14
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      計測自動制御学会第29回自律分散システム・シンポジウム
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      調布クレストンホテル(東京都調布市)
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      2017-01-31
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      Rio Las Vegas Hotel and Casino, Las Vegas, USA
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      2017-01-23
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      宮廻裕樹,星野隆行
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    • Author(s)
      宮廻裕樹,星野隆行
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      第55回日本生物物理学会年会
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  • [Presentation] Dynamic Electromechanical Control of Biomolecules using a Nano Virtual Cathode Display2017

    • Author(s)
      Hiroki Miyazako, Kunihiko Mabuchi, Takayuki Hoshino
    • Organizer
      The 39th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
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  • [Presentation] Electrical Control for Self-Assembly of Biomaterials Using an Electron-Beam-Induced Virtual Electrode2016

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      Hiroki Miyazako, Kunihiko Mabuchi,Takayuki Hoshino
    • Organizer
      2016 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • Place of Presentation
      Hynes Convention Center, Boston, USA
    • Year and Date
      2016-11-29
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  • [Presentation] VIRTUAL ELECTRODE FOR MECHANICAL STRAIN MICROSCOPY AND ELECTROPORATION ON INVERTED ELECTRON BEAM LITHOGRPHY2016

    • Author(s)
      Takayuki Hoshino, Moto Yoshioka, Hiroki Miyazako, Akira Wagatsuma, Kunihiko Mabuchi
    • Organizer
      International Conference on Single Cell Research 2016
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      東京大学伊藤国際学術研究センター(東京都文京区)
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      2016-11-17
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  • [Presentation] TOPOGRAPHICAL STRUCTURE INDUCED FUNCTIONAL SINGLE CELL MIGRATION: A HOLE-SIDE WALL TRAPPING CELL AND ENHANCING CELL MIGRATION SPEED2016

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      Chihiro Okutani, Akira Wagatsuma, Hiroki Miyazako, Kunihiko Mabuchi, Takayuki Hoshino
    • Organizer
      International Conference on Single Cell Research 2016
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      東京大学伊藤国際学術研究センター(東京都文京区)
    • Year and Date
      2016-11-16
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  • [Presentation] In-situ Manipulation of Giant Liposomes Using an Electron-beam Induced Virtual Cathode2016

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      Hiroki Miyazako, Kunihiko Mabuchi, Takayuki Hoshino
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      RSC Tokyo International Conference 2016
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      幕張メッセ(千葉県千葉市)
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      2016-09-08
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  • [Presentation] 電子線による局所電場を用いたリポソームの形状操作2016

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      宮廻裕樹, 満渕邦彦, 星野隆行
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      幕張メッセ(千葉県千葉市)
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      2016-09-06
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      東京大学生産技術研究所(東京都目黒区)
    • Year and Date
      2016-04-25
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      2016-03-20
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      Hiroki Miyazako, Kunihiko Mabuchi, and Takayuki Hoshino
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      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2015)
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      Marriott Waikiki Beach, Hawaii, USA
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      2015-12-16
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  • [Presentation] Dynamic Patterning of Organic Molecules in Aqueous Solutions Using an Inverted Electron-Beam Lithography System2015

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      Hiroki Miyazako, Kazuhiko Ishihara, Kunihiko Mabuchi, and Takayuki Hoshino
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      The 28th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2015)
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      富山国際会議場(富山県富山市)
    • Year and Date
      2015-11-12
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  • [Presentation] 生化学分析のための電子線による有機カチオン輸送制御 (Transportation Control of Organic Cations Using an Electron-beam for Biochemical Analysis)2015

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      宮廻裕樹, 藤田恭子,中村暢文, 大野弘幸, 満渕邦彦,星野隆行
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      第53回日本生物物理学会年会
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      金沢大学 角間キャンパス(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2015-09-14
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  • [Presentation] 電子線の動電現象による単一接着性細胞への局所的な染色液導入の観察 (Observation of Local Dye Inflow into Single Adherent Cells induced by Electrokinetic Phenomena of Electron Beam)2015

    • Author(s)
      吉岡基,宮廻裕樹,我妻玲,満渕邦彦,星野隆行
    • Organizer
      第53回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      金沢大学 角間キャンパス(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2015-09-14
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      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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