第一原理計算および朝永-ラッティンジャー理論に基づくDNAの電子状態と超伝導
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21J15788
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
関川 卓也 新潟大学, 自然科学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | DNA / 超伝導 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は、第一原理計算及び朝永-Luttinger液体論を用いてDNAにおける超伝導を含めた物性を解明することである。DNAにおける興味深い物性の解析を行い、最終的に様々な生体分子の超伝導機構の発見や、電子デバイスへの応用を目的とした物理・化学・生物・工学に跨る新しい融合領域の開拓の基礎を作る。一体的な電子状態を正確に記述する第一原理計算と、多体効果による1次元電子系の揺らぎの効果を厳密に記述する朝永-Luttinger液体論を組み合わせて使うことにより、DNAの電子状態の塩基配列依存性を検討し、ドーピングや化学的圧力などの関数として、超伝導転移温度や超伝導相図を導く。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではDNAにおいて観測されている超伝導現象を説明し、更に複雑な様々な生体分子における新規物性の議論の基盤を作ることを目標に研究を行ってきた。結果的にはDNAの電子状態計算に難航し、5種類以上の配列、金属ハイブリッド系を計算したが超伝導が期待できる配列を2年間で見つけることはできなかった。しかし、その過程でDNAの水素結合とMnを置き換えたMn-DNAで観測されたキュリーワイス則を説明する計算結果を得て、招待講演含む国際会議と国内学会での発表を行い現在論文にまとめている最中である。また、超伝導が期待される配列、その他の新規な電子状態を示す配列を見つけるために放射線照射によるDNAの分子構造・物性変化の研究も現在進めている。
また、複雑な様々な生体分子における物質設計理論につながる成果として昨年度から共同研究を行っているニュージーランドMacDiarmid InstituteのJeffery Tallon氏らの作成したWO3(4,4’-bipyridyl)0.5についてフッ素原子によるドーピングを行った場合を想定した第一原理計算を行い、金属化、高温超伝導の可能性を提案した成果を日本物理学会誌の原著論文として出版した。また、同様のモチベーションでMgO-LiF-Feを用いた新規磁気トンネル接合素子の磁気メモリーの記録保持特性向上の起源を解明し、応用物理学会、国際会議(招待講演)で発表を行った。
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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
(2 results)
Research Products
(43 results)
