2022 Fiscal Year Annual Research Report
かたちとやわらかさの織り成すセルフアセンブリシステムの研究
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20K20979
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
村田 智 東北大学, 工学研究科, 教授 (10334533)
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2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | セルフアセンブリ / かたち / やわらかさ / メゾスケール / 分子モジュール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，かたち・結合性・やわらかさを自在に設定することができるナノスケールのモジュールを開発し，様々な条件下でアセンブリ実験を行うことによりセルフアセンブリの普遍的設計原理を探ることを目的としている．
最終年度は，前年度までに開発した4角形モジュールをあらかじめ9個格子状に集合させたDNAオリガミナノ構造体の定量的な評価を行った．この構造ではモジュールごとの4通りの形状変化（非拘束，右に変形，左に変形，中立（直角））を外部から加えたDNAストランドによる鎖置換反応を用いて制御でき，さらにモジュール間の連結を通して格子構造全体の形状を間接的に制御することができる．このモジュールを用いたアセンブリ実験により，幾何学的な拘束条件によりできやすい形状とできにくい形状があることが明らかになった．そこで，これに対してナノ構造体をある形状から別の形状へ，等温ストランド置換反応を介して再構成する実験を網羅的に行って，正しく形状が形成される率を定量的に検証した．その結果，特定の形状間では特に収率よく可逆的かつ連続的な形状制御ができることが実証された．このモジュールによるナノ構造体は，精度と運動の両方を必要とするさまざまなアプリケーション向けの汎用性の高いプラットフォームとして機能する．この成果はJACS Au誌上で論文発表された．
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