Intelligent molecular machinery on high speed molecular display
| Project/Area Number |
19H02100
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
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| Research Institution | Nagoya University (2022)
Hirosaki University (2019-2021) |
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Principal Investigator |
星野 隆行 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00516049)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川村 隆三 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (50534591)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
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| Keywords | バーチャル電極 / 酸化グラフェン / フォースフィールドディスプレイ / ナノビデオゲーム / 電子線 / 分子操作 / キネシン-微小管 / 分子運動制御 / 微小管 / キネシン / 電気泳動堆積 / 分子モーター / 微小電場形成 / 脂質膜 / 電気二重層 / ハイパス特性 / dsDNA / たんぱく質分子モーター / 分子機械 / 超解像AR / 電場形成 / バーチャル電極走査型電気化学顕微鏡 / VC-SECM / nanomachinary / プロジェクションマッピング / 分子スケールMR/AR / ラピッドプロトタイピング / 微小管-キネシン |
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| Outline of Research at the Start |
バイオ環境（電解質水溶液）中のクーロンポテンシャルのプロジェクションをナノメートル分解能および高速に行うことを原理とした「分子機械のラピッド・プロトタイピング」（設計技術の基盤研究）と，「分子機械の知能化」を目指した応用研究の２つの構成からなる．
構築するバーチャル電極ディスプレイは，狙った分子近傍の電場を120 nm以下の空間分解能で１分子当たり10 nsの高速に任意に操作する．この超高速ディスプレイを用いて，分子モーター，DNA構造体など分子機械の機能化を，その場で上書きし，分子機能をラピッドプロトタイピングする設計論を目指すものである．
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| Outline of Annual Research Achievements |
バイオ環境（電解質水溶液）中のクーロンポテンシャルの計測・制御をナノメートル分解能および高速に行うことを原理とした分子機械のラピッド・プロトタイピングと応用を目指した．本提案では，分子機能をラピッド・プロトタイピングする設計論を分子機械の設計に適応することを目指すものである．分子機能をラピッド・プロトタイピングする原理として，クーロンポテンシャルとイオン濃度パターンを高速に標的分子近傍にプロジェクション・マッピングさせる方法をとる．我々が独自に開発したバーチャル電極ディスプレイは，狙った分子近傍の電場を120 nm 以下の空間分解能で高速に任意に操作するものである．呈示されたバーチャル電極パターンにより，SiN薄膜上には静電力を起源とした力場を発生させることができる．
本年度においては，以下の2点の成果が得られた．１）バーチャル電場ディスプレイ表面の界面動電現象や電気泳動力の方向を適切に制御することにより，集束流動場を形成し，水中に分散している酸化グラフェン プレートレットを自在に濃縮・堆積・パターニングすることに成功した．２）ディスプレイ表面に生じる電気的な力場を自在に制御するパタンジェネレータを作成し，ナノ粒子を自在にマニピュレーションできる「ナノ力場呈示ディスプレイ」への応用を実証し，世界最小のビデオゲームのデモンストレーションを実施し，人とナノ分子をリアルタイムにつなぐインタラクティブ・インタフェースを実現した．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(54 results)
