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2009 Fiscal Year Annual Research Report

生体高分子の界面吸着が誘起する氷の結晶成長促進・自励振動現象の異方的ダイナミクス

Research Project

Project/Area Number 18204036
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

古川 義純  Hokkaido University, 低温科学研究所, 教授 (20113623)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐崎 元  北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (60261509)
Keywords凍結抑制タンパク質 / 氷結晶 / 結晶成長 / 界面吸着 / 自励振動 / 協同現象
Research Abstract

1.氷表面において、1分子高さのステップの運動をその場観察できるようになるとともに、表面融解に伴う疑似液体層の挙動も可視化された。この結果、氷のベーサル面は融点近傍までステップ成長することが確認された。(佐崎)
2.氷/水界面の成長速度の精密測定とステップ運動の可視化を目指し、位相差顕微鏡とマイケルソン型干渉顕微鏡を同光軸で使用できる新しい顕微光学系を開発した。この装置により、ガラス表面の1/100以光反射率しかない氷/水の界面でも、十分なコントラストで干渉縞が観察できることが確認された。このシステムを使い、不凍糖タンパク質の水溶液中での成長界面の詳細観察を行った。その結果、成長速度が振動することが改めて確認された。(古川・博士研究員)
3.氷核生成を促進する効果を持つ氷核タンパク質の水溶液中で氷結晶成長実験を行い、このタンパク質も結晶成長抑制の効果を併せ持つことが明らかになった。この成果は、不凍タンパク質の機能発現機構が分子サイズに依存する可能性を指摘する成果である。(古川・博士研究員)
4.これらの実験結果により、氷結晶の成長を制御するタンパク質分子の氷界面への吸着特性およびその機能の発現機構が分子レベルで明らかになった。(古川・佐崎)
5.本研究で得られた成果をもとに、国際宇宙ステーション「きぼう」における宇宙実験テーマが採択され、2011年度の実験実施を目指して、実験装置の開発が開始された。特に、本実験で開発した結晶成長セルと光学系が宇宙実験装置の開発にも直結されている。(古川)

  • Research Products

    (16 results)

All 2010 2009

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (11 results)

  • [Journal Article] 氷結晶成長を支配するタンパク質-氷点下に生きる生物はいかにして凍結を回避するか-2010

    • Author(s)
      古川義純、Salvador Zepeda, 宇田幸弘
    • Journal Title

      日本物理学会誌 65

      Pages: 98-103

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 凍結に及ぼす不凍化蛋白質の影響2010

    • Author(s)
      古川義純
    • Journal Title

      昆虫の低温耐性-その仕組みと調べ方- (印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Apparatus for single ice crystal growth from the melt2009

    • Author(s)
      Salvador Zepeda, Shunichi Nakatsubo, Yoshinori Furukawa
    • Journal Title

      Rev. Sci. Inst. 80

      Pages: 115102

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 氷の表面は融けている!-滑りやすさのメカニズム-2009

    • Author(s)
      古川義純
    • Journal Title

      日本機械学会誌 112

      Pages: 54-57

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 不凍糖タンパク質の氷/水溶液界面吸着と氷結晶成長2009

    • Author(s)
      古川義純
    • Journal Title

      冷凍 84

      Pages: 92-934

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 氷結晶成長を支配するタンパク質-氷点下に生きる生物はいかにして凍結を回避するか-(招待講演)2010

    • Author(s)
      古川義純
    • Organizer
      豊田理化学研究所2009年度特別課題研究「核形成の学理と応用」第四回研究会
    • Place of Presentation
      札幌・北海道大学
    • Year and Date
      2010-01-23
  • [Presentation] 氷結晶表面上の単位ステップの高分解光学その場観察2009

    • Author(s)
      佐崎元、S.Zepeda, 中坪俊一、横山悦郎、古川義純
    • Organizer
      第39回結晶成長国内会議
    • Place of Presentation
      名古屋・名古屋大学
    • Year and Date
      2009-11-13
  • [Presentation] 氷ベーサル面上での表面融解過程の光学その場観察2009

    • Author(s)
      佐崎元, S.Zepeda, 中坪俊一、横山悦郎、古川義純
    • Organizer
      第39回結晶成長国内会議
    • Place of Presentation
      名古屋・名古屋大学
    • Year and Date
      2009-11-13
  • [Presentation] 氷のベーサル面とプリズム面での表面モルフォロジーの違いについて2009

    • Author(s)
      佐崎元, S.Zepeda, 中坪俊一、横山悦郎、古川義純
    • Organizer
      第39回結晶成長国内会議
    • Place of Presentation
      名古屋・名古屋大学
    • Year and Date
      2009-11-13
  • [Presentation] Antifreeze protein kinetics at the ice/solution interface2009

    • Author(s)
      S.Zepeda, 横山悦郎、古川義純
    • Organizer
      第39回結晶成長国内会議
    • Place of Presentation
      名古屋・名古屋大学
    • Year and Date
      2009-11-13
  • [Presentation] バクテリア氷核タンパク質が氷の結晶成長に与える影響2009

    • Author(s)
      灘浩樹, 古川義純、S.Zepeda
    • Organizer
      第39回結晶成長国内会議
    • Place of Presentation
      名古屋・名古屋大学
    • Year and Date
      2009-11-13
  • [Presentation] Ice Crystal Growth-From Space Experiment to Biological Aspect(Opening Lecture)2009

    • Author(s)
      Yoshinori Furukawa
    • Organizer
      The 3rd UT Horiba International Symposium and The 11th ISSP International Symposium(ISSP-11)on Hydrogen and Water in Condensed Matter Physics
    • Place of Presentation
      千葉・昭和の森研修センター
    • Year and Date
      2009-10-20
  • [Presentation] 不凍タンパク質が氷の結晶成長を支配する-界面現象してのメカニズム-(招待講演)2009

    • Author(s)
      古川義純
    • Organizer
      日本化学分析学会
    • Place of Presentation
      札幌・北海道大学
    • Year and Date
      2009-09-24
  • [Presentation] Antifreeze(glycol)proteins-How do they affect ice crystal growth?(Invited)2009

    • Author(s)
      Yoshinori Furukawa
    • Organizer
      17th American Conference on Crystal Growth and Epitaxy(ACCGE-17)
    • Place of Presentation
      Lake Geneva・米国
    • Year and Date
      2009-08-12
  • [Presentation] Ice crystal growth-from space experiment to antifreeze-(Plenary talk)2009

    • Author(s)
      Yoshinori Furukawa
    • Organizer
      46^<th> Annual Meeting of the Society for Cryobiology(CRYO2009)
    • Place of Presentation
      札幌・北海道大学
    • Year and Date
      2009-07-20
  • [Presentation] 魚が凍らないのはなぜ?-生体高分子が支配する氷の結晶成長-(招待講演)2009

    • Author(s)
      古川義純
    • Organizer
      日本熱物性学会研究分科会『低温環境における熱物性の基礎と応用』第5回研究会
    • Place of Presentation
      札幌・北海道大学
    • Year and Date
      2009-06-06

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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