2006 Fiscal Year Annual Research Report
バクテリアべん毛モータ分子揺動利用型潤滑・自己組織化機構のナノマシンへの応用
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17560115
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中野 隆 東京工業大学, 大学院情報理工学研究科, 助手 (00183517)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
桃園 聡 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助手 (70262300)
吉村 英恭 明治大学, 理工学部, 教授 (70281441)
相沢 慎一 県立広島大学, 生命環境学部, 教授 (50222451)
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| Keywords | べん毛モータ / 拡散電気二重層 / バイオナノマシン / 非古典的潤滑機構 / 自己組織化 / PLリング / ユニバーサルジョイント / トライボロジー |
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| Research Abstract |
本年度の研究においてはバクテリアべん毛モータの潤滑・駆動機構及び自己組織化機構の解明を,主に理論的方面から,べん毛モータの揺動散逸機構に着目し,現在開発の基礎研究が着手され始めたナノマシンの駆動及び潤滑機構のモデルとして応用する手がかりを見つけることを行った.
前年度までのこれまでの研究によって,ナノマシンの世界では,従来の機械工学での潤滑戦略が有効でないことがわかってきた.即ち従来非常に有効であると考えられた流体潤滑が,ナノマシンの世界では効率的な潤滑法ではないことが判明した.ところがバクテリアべん毛モータ及びモータ軸受部の構造は,従来の機械式モータおよびジャーナル軸受と同じ構造をしているように見える.そして,べん毛モータは高等生物のように分化によって形成されるのではなく,細胞内で作られた部品が自動的に組み立てられ自己組織化によって自発的に形成されていることが明らかになった.このべん毛モータの潤滑・駆動機構および自己組織化機構解明がナノマシン技術を開発するためのキーポイントと考え,まずバクテリアべん毛モータの潤滑機構を解明するためにまず理論的な解析を前年度に引き続き行った.
前年度の解析から,バクテリアべん毛モータの軸受は従来の機械の軸受と構造的には類似しているが,軸と軸受けに働く大きな分子間力を相殺する為に実際は物理的に異なった潤滑機構を利用している可能性が高いことが示された.そこで,従来の流体潤滑に替わり疎水コロイドの安定性の源泉である拡散電気二重層の効果を用いた潤滑機構(DVLO理論)の負荷容量計算の定式化を行い,軸受部(PLリング)に要求される負荷容量を定量的に計算することに成功した.
また生物の潤滑機構をナノマシンの潤滑機構に応用可能性を示した.この他にも機械のユニバーサルジョイントの役目を果たすフックと呼ばれる機構が存在する.このフックが如何にしてユニバーサルジョイントの役目をしているかについての基礎研究及び,潤滑機構と潤滑機構に拮抗する分子間力の役割を肯定的に検討し,べん毛モータが自発的に組立てられる機構,即ち自己組織化機構に関する知見を定量的に得た.
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