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Studies of Chemical Evolution Processes reaching Molecular Levels based on Nanotechnology and Computational Science

Research Project

Project/Area Number 22K03793
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 17050:Biogeosciences-related
Research InstitutionKumamoto University (2023)
Tokyo Institute of Technology (2022)

Principal Investigator

原 正彦  熊本大学, 大学院先導機構, 客員教授 (50181003)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords自己組織化 / 化学進化 / 生命の起源 / ナノテクノロジー / 計算科学 / 計算化学
Outline of Research at the Start

今までの生命の起源に関する研究は、その全てがバルクの実験系であり、分子レベルに至る詳細な議論はまだない。さらに、生命の起源に関する鉱物の役割も諸説ありながら、未だに表面界面における化学進化反応の詳細な議論はなされていない。本研究は、生命の化学的起源と化学進化反応研究分野において今までに行われていない、鉱物表面における単一分子スケールに至る詳細な議論を展開するナノテクノロジーを基盤とした実験系と理論系を融合した研究を展開する。このようなアプローチは、自然界におけるキラリティや特定分子種反応の選択など、より広い基礎学術への貢献も期待できる。

Outline of Annual Research Achievements

今までに得られたアミノ酸分子と鉱物表面の相互作用と反応サイトなどに関する実験データに基づき、化学進化場としての鉱物表面の分子の選択性と反応性を議論した。鉱物表面では、異なるアミノ酸分子種の中から特定の分子を選択し、かつペプチド結合を形成し、同種または異種の選択されたアミノ酸分子の二量体化ないしは重合化が促進されることが確認された。それらの化学進化プロセスについて、国際会議で発表すると共に、生命の起源の観点から、その分子反応の最初期の過程で、鉱物表面が、化学進化場として重要な機能を発現していた可能性を示唆した。また、それらの過程について、計算科学の観点からフィードバックされる水分子の役割などを検証する実験系の議論を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

単一分子レベルに至る化学進化場の起源を実験的かつ計算科学的に解明するプロセスが計画通り順調に進み、それらの間のフィードバックに基づく新しい実験系の設計などへの議論の展開も順調に遂行されたため。

Strategy for Future Research Activity

今までの実験結果から、従来議論されて来たマクロないしバルクの状態での反応過程と比較して、単一分子レベルに至る化学進化プロセスに関する描像を提示する。また最終年度として、アストロバイオロジー分野にナノテクノロジーを導入することによる新しい可能性を提示したい。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2023 2022

All Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Presentation] Nano-Spectroscopic Studies of Chemical Evolution at Interfaces2023

    • Author(s)
      M. Hara
    • Organizer
      9th Nanotech and Nanomaterials Research Conference
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nano-Spectroscopic Approaches to Chemical Evolution and Origin of Life2023

    • Author(s)
      M. Hara
    • Organizer
      8th European Congress on Advanced Nanotechnology and Nanomaterials
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Analysis of Adhesion Interaction between Aptamer and Pyrite Surface using Atomic Force Microscopy2022

    • Author(s)
      T. Yanagisawa, D. Ishikawa, and M. Hara
    • Organizer
      AsiaNANO 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Elucidating the Polymerization Mechanism of Amino Acids to Peptides under Primitive Earth2022

    • Author(s)
      K. Akutagawa, D. Ishikawa, and M. Hara
    • Organizer
      AsiaNANO 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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