2011 Fiscal Year Annual Research Report
タンパク質が形成するキラルナノ空間を利用した円偏光発光性量子ドットの創成
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22651043
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
内藤 昌信 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 特任准教授 (30346316)
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| Keywords | 円偏光発光 / キラル / 球殻状タンパク質 / 量子ドット / 光学 |
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| Research Abstract |
本研究では、球殻状タンパク質をテンプレートとして円偏光発光(CPL,Circularly Polarized Luminescence,CPDを示す量子ドットを創成し、その発光原理を解明することを目的としている。特に本提案のクリティカルパスとなる2点を集中突破することで、次世代光ナノ情報分子のブレイクスルーを拓くことを狙いとした。具体的には、(1)球殻状タンパク質をテンプレートにしたCPL発光性量子ドットの創成(2)CPL発光性量子ドットの発光メカニズムの究明に重点を絞って研究を進めた。
H22年度までの成果として、球殻状タンパク質であるフェリチンの内部をキラルなテンプレートとして利用するバイオミネラリゼーション法を用い、タンパク質に被覆されたCdS量子ドットの合成に成功した。得られたCdS量子ドットは直接遷移帯および表面欠陥準位のいずれからの発光も左巻きの円偏光性を示した。さらに、バイオミネラリゼーションによってサイズが制御されたCdS量子ドットにレーザ照射により直接光酸化することで、タンパク質内のCdS量子ドットのサイズおよび発光特性を制御することに成功した。本成果によって、バイオミネラリゼーションというボトムアップ的なテンプレート合成に、トップダウン的な光加工技術を組み合わせるという新しいナノ加工法を提案することができた。
H23年度の研究では、球殻状タンパク質であるフェリチン以外に、タバコモザイクウイルスの円筒状のカプシドタンパク質に注目し、棒状バイオテンプレートを用いた発光性量子ワイヤの合成を試みた。その結果、カプシドタンパク質の自己組織化能とリソグラフィパターン化技術を組み合わせることで、棒状バイオテンプレートを大面積に配向制御させることに成功した。
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