発動分子の機能発現過程における1分子・多分子ダイナミクス計測法の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Molecular Engine: Design of Autonomous Functions through Energy Conversion |
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| Project/Area Number |
19H05402
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Complex systems
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| Research Institution | Kanagawa University (2020)
Osaka City University (2019) |
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Principal Investigator |
東海林 竜也 神奈川大学, 理学部, 准教授 (90701699)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 光ピンセット / 顕微分光 / 光圧 / 力計測 / NASSCA光ピンセット / 局在表面プラズモン / 有限要素法 / ナノ粒子 / DNA / 顕微分光法 / 半導体ナノ構造 / 顕微分光分析 / 応力計測 |
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| Outline of Research at the Start |
本申請課題では、集合・離散・配向過程中の発動分子に作用する力学的運動を精密計測することを目指す。独自の光の応力計測システムを開発し、発動分子が機能を発現するまでの集合・離散・配向過程中の運動を計測し、機構解明を目指す。そのために申請者らが開発した次世代型光ピンセットを発展させ、（１）微粒子修飾フリーで、（２）発動分子にのみ増強光電場（増強光圧）を作用させ、（３）単分子だけでなく多分子での計測を可能にし、力学的運動を精密計測する手法を開発する。このように光圧を発動分子に適用できれば、力学的運動の計測だけでなく、さらに光圧がトリガーとして働く新たな発動分子を創製することが期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、外部刺激に伴う発動分子の集合・離散・配向分子運動を、光の力学作用である光圧により精密計測する技術を開発する。しかしながら、従来の集光レーザー型光ピンセットをそのまま分子系に適用させても、作用する光圧が微弱なため運動追跡は極めて困難である。そこで本研究では、プラズモン光ピンセットまたは研究代表者らが開発したノンプラズモニック増強光ピンセットを光ファイバ先端で利用し、発動分子に直接光圧を作用させ力学的運動の単分子または多分子計測を目指す。
2020年度から研究室を主宰することになった代表者は、光ピンセット・顕微分光計測システムを新たに構築した。構築したシステムにより溶液中に浮遊するナノ粒子の光捕捉に成功した。このような従来型の集光レーザー型光ピンセットに加え、光ファイバの先端でナノ粒子を捕まえるファイバ光ピンセットの開発にも取り組んだ。ファイバ先端上に入射光を増幅するナノ構造体を付与することで、発動分子一粒に作用する光圧を計測する。このとき使用するナノ構造体は、プラズモンナノ構造体（プラズモン光ピンセット）または半導体ナノ構造体（NASSCA光ピンセット）を使用する。代表者らが開発したNASSCA光ピンセットを用いると、溶液中の高分子微粒子を一度に大量に捕捉できることを見出した。さらに増強光圧を定量的に解析すべく、有限要素法による電磁場シミュレーションのシステムを新たに構築した。以上の成果をもとに、光ファイバ上に作製するナノ構造体の設計指針を電磁場計算により得ることができた。
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| Research Progress Status |
令和2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2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
(19 results)
