タンパク質超分子によるナノ粒子+カーボンナノチューブ複合体のナノ集積と機能発現

• Project Area: Emergent Chemistry of Nano-scale Molecular System
• Project/Area Number: 21111517
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 山下 一郎 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (30379565)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2010: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2009: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: カーボンナノチューブ / ナノ粒子 / 創発

Research Abstract

昨年度の、カーボンナノ材料認識ペプチド(CNBP)提示Dpsとカーボンナノチューブ(CNT)の複合体、CNT+mDpsの生成と、さらに完全に可溶化したCNT+mDpsのDps内にナノ粒子合成を行う手法を改良して、再現性良く行うことができる手法を確立した。得られたナノ粒子担持の可溶化CNT+mDpsを電子線リソグラフィーを用いて作製した電極間ギャップが100-200nmの複数種のナノギャップ電極にランダムに配置したが、電極間に可溶化CNT+mDps溶液を滴下して乾燥させただけの場合では、溶液に含まれる緩衝液の成分が析出し、走査型電子顕微鏡(SEM)での観察に支障があるだけではなく、電気特性測定にも問題があった。今年度はランダム配置後に純水でのリンス工程を追加することで、大幅なSEM観察像の改善が見られ、電気特性解析がより正確に行えるようになった。電気特性では、ギャップ間に複合体が存在しない場合、ナノギャップ電極が、印可電圧2-3Vにおいて、10fA程度しか電流を流さず電気特性測定に適していることが確認された。ギャップ間にコバルトナノ粒子担持複合体を配置した電気特性では、同じく印可電圧2-3Vにおいて、数μAの電流が流れることが確認され、電圧-電流特性では、プラスマイナス1V程度の範囲において電流がほぼ流れない不感電圧帯が確認された。このことは量子効果を示唆していると思われた。すなわち、ランダム配置された複合体ネットワークから、一つのナノ粒子が選ばれ、電子がそのナノ粒子を量子井戸として導電しているため、クーロンブロッケード様の特性を示したと考えられる。またメモリ効果と思われる特性も得られたが、その再現性は低く今後慎重に再現実験を行う必要がある。

Research Products

• [Journal Article] A water-soluble carbon nanotube network conjugated by nanoparticles with defined nanometre gaps (2011)
  • Author(s): M.Kobayashi, S.Kumagai, B.Zheng, Y.Uraoka, T.Douglas, I.Yamashita
  • Journal Title: Chem.Commun. Volume: 47 Pages: 3475-3477
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Position-Controlled Vertical Growths of Individual Carbon Nanotubes Using a Cage-Shaped Protein (2009)
  • Author(s): S.Kumagai, T.Ono, S.Yoshii, A.Kadotani, R.Tsukamoto, K.Nishio, M.Okuda, I.Yamashita
  • Journal Title: Appl.Phys.Express 3
  • NAID: 10027013100
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ナノワールドで活用されるバイオ分子 (2011)
  • Author(s): 山下一郎
  • Organizer: 応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: (東京で開催予定が中止となり、講演予稿集で発表)
  • Year and Date: 2011-03-24
• [Presentation] Synthesizing bio-nano conjugate of carbon nanotubes and Co nanoparticles toward new emerging nanodevices (2010)
  • Author(s): I.Yamashita ; M.Kobayashi ; S.Kumagai
  • Organizer: Pacifichem 2010
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii USA
  • Year and Date: 2010-12-17
• [Presentation] Bio Nano Process : A new nanodevice fabrication process by biomineralization and protein self-organization (2010)
  • Author(s): I.Yamashita
  • Organizer: Pacifichem 2010
  • Place of Presentation: Boston, USA
  • Year and Date: 2010-11-30
• [Presentation] Fabrication of Nano-device Structures in Aqueous Solution by Protein Supramolecules : Bio Nano Process (2010)
  • Author(s): I.Yamashita
  • Organizer: The 11th Asia Pacific Physics Conference
  • Place of Presentation: Shanghai, China
  • Year and Date: 2010-10-18
• [Presentation] 目的指向改変タンパク質によるナノ構造作製:ウエットナノテクノロジーの薦め (2010)
  • Author(s): 山下一郎
  • Organizer: 日本科学会第90回春季年会
  • Place of Presentation: 近畿大学、大阪
  • Year and Date: 2010-03-27