2019 Fiscal Year Annual Research Report
液相での単一分子反応制御を可能とする新たな化学の構築
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19J22901
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
川岸 啓人 大阪府立大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | １分子制御化学 / １分子操作 / ナノ流体デバイス / １分子液滴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、溶質分子を1分子だけ閉じ込めたアトリットル(10-18 L)液滴を作製、操作し、単一分子を液相で自由自在に制御可能なツールの確立を目的とする。更に、そのツールを用いた液相中での単一分子研究を目指す。
本年度は、気-液界面あるいは、液-液界面を位置制御してナノ流路内に生成することに着手した。さらに、両方の界面を比較検討し、アトリットル液滴作製の最適化を行う予定としていた。
（１）気-液界面を生成するため、ナノ流路内に局所的な親水疎水表面修飾を行い、ナノ流路内の液体を加熱して界面を得ることにした。提案した手法によって、気-液界面を位置制御して得ることを実証した。
（２）液-液界面を生成するため、ナノ流路を局所的に細くすることで、界定面生成エネルギーを小さくし、流体を圧力制御することで界面を得ることにした。提案した手法によって、液-液界面をナノ流路内に位置制御して生成することができることを実証した。さらに２つの界面を位置制御して生成し、アトリットル液滴を作製した。顕微鏡観察によって、アトリットル液滴の特徴付けを行い、1分子の閉じ込めが可能であることを確認した。
（３）アトリットル液滴の操作を行うため、（２）の実績で用いた手法でアトリットル液滴を作製し、さらに圧力印加することで液滴を移動させることにした。アトリットル液滴は一定圧力以上の圧力を印加すると、ナノ流路内で印加方向に移動することが実証された。さらに、液滴移動速度が圧力で制御できる事を確認し、アトリットル液滴を反応器として操作できる可能性を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は、研究計画にあったアトリットル液滴の作製法の検討が順調に進み、当初の予定を超えて、アトリットル液滴の操作まで達成することができた。既に、次の段階である、反応器として利用するための、液滴融合の実証、単一分子化学反応の実証にも着手している。従って、当初計画以上に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究により、アトリットル液滴の作製と操作の実証に成功した。今後は、①通常溶液のアトリットル液滴同士を融合し、②単一分子同士の化学反応の実証に着手し、本研究の目的達成を目指す。
モデル反応として、特異性があり、蛍光分子を生成する事も可能な酵素基質反応を利用する。単一分子同士の反応を検出するため、レーザー励起蛍光検出法を採用し、単一分子用の光学系を新たに構築する。
これらと並行し、これまでのナノ流体デバイスを用いた研究成果を論文としてまとめ、投稿を予定している。
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