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2011 Fiscal Year Annual Research Report

DNAネットワークを利用したナノスケールトンネル伝導デバイス

Research Project

Project/Area Number 22760007
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

平野 義明  大阪大学, 理学研究科, 特任研究員 (10434896)

Keywordsタンパク質 / DNA / ネットワーク構造 / 傾斜蒸着法 / トンネル伝導 / 閾値を持つ電流-電圧特性 / クーロンブロッケードモデル / 確率共鳴デバイス
Research Abstract

我々は、シトクロムc(Cytc)を用いて、ネットワーク構造を有するデバイスの創製を目指して研究を進めている。Cytoは孤立した酵化・還元中心を持つ金属錯体であり、Fe原子の酸化・還元に基づく電気伝導が期待できる。今回、Cytc/λ-DNAネットワーク構造体を利用してデバイスを作製し、10Kおよび300Kでの確率共鳴による信号検出について報告する。
Cytc/λ-DNA複合体をシリコン基板に固定化すると、ネットワーク構造が存在することをAFM観察により確認した。尚、ネットワークの高さは、2nm程度であった。この構造体に電極間が数十nmの電極を取り付けて、電気特性の温度依存性を調べたところ、90K以下で、閾値電圧(V_<th>)を有する電流-電圧(I-V)特性が観測された。この結果は、低次元クーロンブロッケード(CB)モデルで説明可能であることが分かった。したがって、80K以下では、CytoがCB素子として作用していることが示唆された。
この二端子デバイスを用いて、確率共鳴による信号検出を試みた。この実験では、電圧強度が一定の方形波にホワイトノイズを加算器で足し合わせて信号をデバイスに入力し、I/Vコンバーターとオシロスコープを通して出力信号を得た。10Kで観測した結果において、入力信号にノイズを加えない場合には、出力慣号は得られなか?たが、ノイズを加えることによってV_<th>を超えると、方形波にノイズが加算された信号が得られることがはっきりと分かった。
そして、ノイズ強度に対する相関係数(C)を算出した。C値は、入力リファレンス信号と出力信号の相関であり、値が大きいほど、入出力の信号波形の類似性が高いことを意味する。10Kでは、C値は、ノイズ強度に伴って大きくなり、その後、飽和傾向になる。一方、300Kでは、ノイズ強度に依存せずに一定の高い値を示した。

  • Research Products

    (13 results)

All 2012 2011 Other

All Presentation (12 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] マンガン核錯体ネットワークアレイを利用した確率共鳴による信号検出(2)2012

    • Author(s)
      平野義明
    • Organizer
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      20120315-18
  • [Presentation] マンガン核錯体ネットワークアレイを利用した確率共鳴による信号検出(2)2012

    • Author(s)
      平野義明
    • Organizer
      分子ナノシステムの創発化学、第3回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪科学技術センター
    • Year and Date
      20120203-20120204
  • [Presentation] Electric properties of low-dimensional Coulomb blockade array using manganese complex and cytochrome c, and noise-induced stochastic resonance2011

    • Author(s)
      Takuya Matsumoto
    • Organizer
      International Symposium on Surface Science-Towards Nano, Bio- and Green Innovation-(ISSS-6)
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      20111211-20111215
  • [Presentation] Noise-induced stochastic enhancement for a device based on redox-active huge molecule and DNA nanonetwork2011

    • Author(s)
      Yoshiaki Hirano
    • Organizer
      24^<th> International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2011)
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      20111024-20111027
  • [Presentation] シトクロムcを利用した低次元クーロンネットワークと確率増幅2011

    • Author(s)
      松本卓也、平野義明
    • Organizer
      第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学
    • Year and Date
      20110829-0902
  • [Presentation] 巨大分子ネットワークを用いた確率増幅デバイス2011

    • Author(s)
      松本卓也、平野義明
    • Organizer
      第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学
    • Year and Date
      20110829-0902
  • [Presentation] マンガン核錯体ネットワークアレイを利用した確率共鳴による信号検出2011

    • Author(s)
      平野義明
    • Organizer
      第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学
    • Year and Date
      20110829-0902
  • [Presentation] マンガン核錯体ネットワークアレイを利用した確率共鳴による信号検出2011

    • Author(s)
      平野義明
    • Organizer
      分子ナノシステムの創発化学、第3回全体会議
    • Place of Presentation
      大分県別府市
    • Year and Date
      20110819-20110820
  • [Presentation] Electric properties of low-dimensional Coulomb blockade array using manganese complex, and noise-induced entrainment and stochastic resonance2011

    • Author(s)
      Yoshiaki Hirano
    • Organizer
      The European Conference on Organized Films 2011 (ECOF 12)
    • Place of Presentation
      Sheffield, England
    • Year and Date
      20110717-20110720
  • [Presentation] Control of network formation of DNA origami and λ-DNA species : Emergent one-pot processes utilizing binary solvent2011

    • Author(s)
      Yoshiaki Hirano
    • Organizer
      The European Conference on Organized Films 2011 (ECOF 12)
    • Place of Presentation
      Sheffield, England
    • Year and Date
      20110717-20110720
  • [Presentation] Noise-induced stochastic enhancement for a device based on cytochrome c and DNA nanonetwork2011

    • Author(s)
      Takuya Matsumoto
    • Organizer
      The European Conference on Organized Films 2011 (ECOF 12)
    • Place of Presentation
      Sheffield, England(招待講演)
    • Year and Date
      20110717-20110720
  • [Presentation] レドックス活性分子ネットワークによる確率増幅デバイス2011

    • Author(s)
      松本卓也、平野義明
    • Organizer
      第67回学術講演会
    • Place of Presentation
      大阪大学、産業科学研究所
    • Year and Date
      2011-11-21
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/kasai/index.html

URL: 

Published: 2013-06-26  

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