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生体分子による新しい光電変換系の構築

Publicly Offered Research

Project AreaChemical conversion of solar energy by artificial photosynthesis: a breakthrough by fusion of related fields toward realization of practical processes
Project/Area Number 25107507
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

山本 洋平  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (40589834)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsペプチド / βシート / 荷電アミノ酸 / 電荷分離 / 自己組織化 / 2次構造
Outline of Annual Research Achievements

ペプチドの自己組織化過程や集合様式は、pHや温度など様々な外部刺激により変化する。基板表面における自己組織化では、これらの外的要因に加え、基板表面との相互作用がペプチドの集合様式に大きな影響を与える。最近我々は、正および負に荷電した側鎖をβシートの上下面に分離して配置した電荷分離型ペプチドβシートを報告した。本研究では、電荷分離型ペプチドβシートのマイカ基板表面への吸着特性について検討した。その結果、異なる共溶媒条件において、基板表面へのペプチドβシートの吸着様式が大きく異なることを見出した。
正および負電荷を帯びやすいアミノ酸であるリシン(K)、グルタミン酸(E)と、無極性アミノ酸であるバリン(V)を組み合わせて合成した電荷分離型ペプチドβシート: Fmoc-EVVKVをペプチド固相合成法により合成した。生成物を再沈殿法により精製した後、MALDI-TOF MSおよび分析HPLCにより同定した。合成したFmocペンタペプチドのメタノール溶液を準備し、水を加えてメタノール/水共溶媒(0.5 mM)を作製した。この溶液を25 ℃で12時間インキュベートした後、マイカ基板上に滴下し、原子間力顕微鏡を用いて基板表面における集合形態を観測した。
MeOH/H2O = 9/1ペプチド溶液からは針状のペプチド集合体が、MeOH/H2O = 7/3ペプチド溶液では、マイカ表面の結晶方位に沿って配向したペプチド集合体の形成が観測された。また、MeOH/H2O = 5/5のペプチド溶液においては、ペプチドが二次元的に集合し、マイカ表面に対して配向して吸着していることが明らかになった。一方、MeOH/H2O = 3/7や1/9のペプチド溶液においては、マイカ基板上にアイランドを形成した。アイランドの高さが1.0-1.5 nmであることから、1分子層でペプチド集合体が形成していると考えられる。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (35 results)

All 2015 2014 2013 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 9 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (21 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Colloidal Crystallization and Ionic Liquid Induced Partial β-Phase Transformation of Poly(Vinylidene Fluoride) Nanoparticles2015

    • Author(s)
      D. Okada, H. Kaneko, K. Kato, S. Furumi, M. Takeguchi, Y. Yamamoto
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 48

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Translation of assembling trajectory by preorganization: A study of the magnetic properties of 1D polymeric unpaired electrons immobilised on a discrete nanoscopic scaffold2015

    • Author(s)
      V. K. Praveen, Y. Yamamoto, T. Fukushima, Y. Tsunobuchi, K. Nakabayashi, S. Ohkoshi, K. Kato, M. Takata, T. Aida
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 51 Issue: 7 Pages: 1206-1209

    • DOI

      10.1039/c4cc08942a

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Broadband Terahertz Time-Domain Spectroscopic Study on Form II Polyvinylidene Fluoride2015

    • Author(s)
      T. Mori, H. Igawa, D. Okada, Y. Yamamoto, K. Iwamoto, N. Toyota, S. Kojima
    • Journal Title

      J. Mol. Struc.

      Volume: 1090 Pages: 93-97

    • DOI

      10.1016/j.molstruc.2014.12.004

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Charge-Separated Fmoc-peptide β-Sheets: Sequence-Secondary Structure Relationship for Arranging Charged Side Chains on Both Sides2014

    • Author(s)
      Toru Nakayama,Taro Sakuraba, Shunsuke Tomita, Akira Kaneko, Eisuke Takai, Kentaro Shiraki, Kentaro Tashiro, Noriyuki Ishii, Yuri Hasegawa, Yoichi Yamada, Reiji Kumai, and Yohei Yamamoto
    • Journal Title

      Asian J. Org. Chem.

      Volume: 3 Issue: 11 Pages: 1182-1182

    • DOI

      10.1002/ajoc.201402129

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Syntheses and Photovoltaic Properties of Narrow Band Gap Donor-Acceptor Copolymers with Carboxylate-Substituted Benzodithiophene as Electron Acceptor Unit2014

    • Author(s)
      K. Shibasaki, K. Tabata, Y. Yamamoto, T. Yasuda, M. Kijima
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 47 Issue: 15 Pages: 4987-4993

    • DOI

      10.1021/ma501078e

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Self-Assembled Conjugated Polymer Spheres as Fluorescent Microresonators2014

    • Author(s)
      K. Tabata, D. Braam, S. Kushida, L. Tong, J. Kuwabara, T. Kanbara, A. Beckel, A. Lorke, Y. Yamamoto
    • Journal Title

      Sci. Rep.

      Volume: 4 Issue: 1

    • DOI

      10.1038/srep05902

    • NAID

      120007136631

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 光・電子機能発現に向けた分子の集合形態制御2014

    • Author(s)
      山本洋平
    • Journal Title

      高分子

      Volume: 63 Pages: 49-50

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      2014 Annual Research Report
  • [Journal Article] Control ofmolecular orientation and morphology in organic bilayer solar cells: Copper phthalocyanine on gold nanodots2014

    • Author(s)
      Takayuki Sasaki, Kenichi Tabata, Kazuhito Tsukagoshi, Andreas Beckel, Axel Lorke, Yohei Yamamoto
    • Journal Title

      Thin Solid Films

      Volume: 印刷中 Pages: 467-470

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2014.03.090

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetic-field-induced enhancement of crystallinity and field-effect mobilities in phthalocyanine thin films2013

    • Author(s)
      Kenichi Tabata, Takayuki Sasaki, Yohei Yamamoto
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 103 Issue: 4 Pages: 43301-43301

    • DOI

      10.1063/1.4816244

    • NAID

      120007136861

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Acceptor Lamination on Photocarrier Dynamics in Hole Transporting Hexabenzocoronene Nanotubular Self-Assembly2013

    • Author(s)
      Y. Wakikata, T. Ikoma, Y. Yamamoto, T. Fukushima, T. Aida, K. Akiyama
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 117 Issue: 29 Pages: 15295-15305

    • DOI

      10.1021/jp402640k

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Self-Assembly and Adsorption Properties of Fmoc-Substituted Short Peptide bearing Charged Side Chains2015

    • Author(s)
      Toru Nakayama, Taro Sakuraba, Yohei Yamamoto
    • Organizer
      11th International Conference of Computational Methods in Science and Engineering (ICCMSE 2015)
    • Place of Presentation
      Athens, Greece
    • Year and Date
      2015-03-20 – 2015-03-23
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Self-Assembly and Adsorption Properties of Fmoc-Peptide bearing Charged Side Chains2015

    • Author(s)
      Toru Nakayama, Yohei Yamamoto
    • Organizer
      CENIDE-CNMM-TIMS Joint Workshop
    • Place of Presentation
      Duisburg, Germany
    • Year and Date
      2015-03-16 – 2015-03-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 電荷分離型ペプチドβシートの基板表面への吸着特性2014

    • Author(s)
      中山徹、山本洋平
    • Organizer
      第29回高分子学会関東支部茨城地区若手の会交流会
    • Place of Presentation
      つくばセミナーハウス(つくばみらい市)
    • Year and Date
      2014-10-30 – 2014-10-31
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 荷電側鎖を有するFmocペプチドβシートの表面吸着特性2014

    • Author(s)
      中山徹、田代健太郎、山本洋平
    • Organizer
      第63回高分子討論会
    • Place of Presentation
      長崎大学
    • Year and Date
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 荷電オリゴペプチドにおけるアミノ酸配列とβシート構造形成の関連性2014

    • Author(s)
      櫻庭太郎、中山徹、冨田峻介、石井則行、山本洋平
    • Organizer
      第63回高分子討論会
    • Place of Presentation
      長崎大学
    • Year and Date
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Metal-Coordinated Peptide β-Sheet Assembly2014

    • Author(s)
      Tsukasa Mizutaru, Toru Nakayama, Taro Sakuraba, Yohei Yamamoto
    • Organizer
      International Workshop on Science nd Patent (IWP2014)
    • Place of Presentation
      筑波大学
    • Year and Date
      2014-09-05
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] β-Sheet Formation of Polar Fmoc-Pentapeptides for Arranging Polar Side Chains on Both Sides2014

    • Author(s)
      Toru Nakayama, Taro Sakuraba, Akira Kaneko, Kentaro Tashiro, Yohei Yamamoto
    • Organizer
      NIMS Conference 2014
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2014-07-01 – 2014-07-03
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 電荷分離型ペプチドβシート:Fmocペンタペプチドによる2次構造形成とアミノ酸配列に関する検討2014

    • Author(s)
      中山徹、櫻庭太郎、金子暁、高井英輔、白木賢太郎、山本洋平、冨田峻介、田代健太郎、石井則行
    • Organizer
      平成26年度繊維学会年次大会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • Year and Date
      2014-06-11 – 2014-06-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 極性側鎖を有するペンタペプチドのβ-シート形成と集積構造に関する検討2014

    • Author(s)
      中山徹、櫻庭太郎、金子暁、冨田峻介、高井英輔、白木賢太郎、田代健太郎、石井則行、山本洋平
    • Organizer
      第63回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2014-05-28 – 2014-05-30
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 極性側鎖を有するFmocオリゴペプチドのβ-シート形成に関する検討2014

    • Author(s)
      櫻庭太郎、中山徹、石井則行、山本洋平
    • Organizer
      第63回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2014-05-28 – 2014-05-30
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Self-Assembly of Fmoc-Substituted Oligopeptides into Charge-Separated β-Sheets2014

    • Author(s)
      Toru Nakayama, Akira Kaneko, Taro Sakuraba, Kentaro Tashiro, Yohei Yamamoto
    • Organizer
      CeNIDE-HNMM-TIMS Joint Symposium on Interdisciplinary Nanoscience and Technology
    • Place of Presentation
      Hsinchu, Taiwan
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 相補的な電荷を有するFmocペプチドによるβシート構造の形成2013

    • Author(s)
      中山徹、田代健太郎、山本洋平
    • Organizer
      第62回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      京都国際会議場(京都府)
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 生体分子による新しい光電変換系の構築2013

    • Author(s)
      山本洋平
    • Organizer
      新学術領域「人工光合成」合同班会議
    • Place of Presentation
      淡路夢舞台会議場(兵庫県)
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Systematic Studies on the Formation of β-Sheet from Fmoc-Substitued Charged Oligopeptides2013

    • Author(s)
      Toru Nakayama, Taro Sakuraba, Akira Kaneko, Kentaro Tashiro, Yohei Yamamoto
    • Organizer
      TICMS&IWP Joint Workshop
    • Place of Presentation
      筑波大学
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Control of Secondary Structures of Norbornene-Appended Charged Oigopeptides by Ring-Opening Metathesis Polymerization2013

    • Author(s)
      Akira Kaneko, Toru Nakayama, Yohei Yamamoto
    • Organizer
      TICMS&IWP Joint Workshop
    • Place of Presentation
      筑波大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Fabrication of Organic Bilayer Solar Cells inserting Gold Nanodots2013

    • Author(s)
      Takayuki Sasaki, Kenichi Tabata, Kazuhito Tsukagoshi, Yohei Yamamoto
    • Organizer
      TICMS&IWP Joint Workshop
    • Place of Presentation
      筑波大学
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ノルボルネンを付与したオリゴペプチドの合成と2次構造制御2013

    • Author(s)
      金子暁、中山徹、山本洋平
    • Organizer
      第62回高分子討論会
    • Place of Presentation
      金沢大学
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 荷電アミノ酸を含むFmocオリゴペプチドのβシート形成に関する検討2013

    • Author(s)
      中山徹、金子暁、櫻庭太郎、田代健太郎、山本洋平
    • Organizer
      第62回高分子討論会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Fmoc荷電オリゴペプチドのβシート形成の検討2013

    • Author(s)
      中山徹、金子暁、櫻庭太郎、田代健太郎、山本洋平
    • Organizer
      高分子学会関東支部茨城地区若手の会交流会
    • Place of Presentation
      つくばセミナーハウス(茨城県)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ノルボルネンを付与した荷電性ペプチドの開環重合による二次構造制御の検討2013

    • Author(s)
      金子暁、中山徹、山本洋平
    • Organizer
      高分子学会関東支部茨城地区若手の会交流会
    • Place of Presentation
      つくばセミナーハウス(茨城県)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Fmocオリゴペプチドによる電荷分離型βシートの形成2013

    • Author(s)
      山本洋平
    • Organizer
      新学術領域第2回公開シンポジウム「人工光合成による太陽エネルギーの物質変換:実用化に向けての異分野融合」
    • Place of Presentation
      立命館大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~yamamoto_lab/Homepage_Japanese/toppu.html

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 山本研究室ホームページ

    • URL

      http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~yamamoto_lab/Homepage_Japanese/toppu.html

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 無機ナノ材料用分散剤2014

    • Inventor(s)
      山本洋平、水垂司
    • Industrial Property Rights Holder
      山本洋平、水垂司
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2014-11-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 自己組織化ペプチド2013

    • Inventor(s)
      山本洋平、中山徹、田代健太郎
    • Industrial Property Rights Holder
      山本洋平、中山徹、田代健太郎
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2013-05-27
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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