光刺激に応答して基板上で集合状態が変わる金ナノロッドアレイの創製
Publicly Offered Research
| Project Area | Molecular Cybernetics -Development of Minimal Artificial Brain by the Power of Chemistry |
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| Project/Area Number |
21H05863
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (IV)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
三友 秀之 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (50564952)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 金ナノロッド / 刺激応答 / アレイ |
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| Outline of Research at the Start |
金属ナノ材料は局在表面プラズモン共鳴などの優れた特性を示すため、様々な形状のナノ構造体が作製され、デバイスへと活用されてきた。一方で、生物は分子の構造や集合状態を動的に制御することで高度な機能を発現させている。本研究課題では、「金属ナノ材料の優れた特性」と「生体分子に見られる動的な状態制御による機能拡張性」を融合する手法の開発に取り組む。具体的には、研究代表者が開発してきたDNAブラシを足場とした金ナノロッドの配向制御技術を基盤とし、光刺激により位置・時間選択的に粒子の状態および表面プラズモン特性を制御可能な革新的デバイスの創製を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属ナノ粒子は表面プラズモン共鳴現象と呼ばれるバルク材料とは異なる特性を示す。中でも、棒状の金ナノ粒子（金ナノロッド）は近赤外領域に強い吸収を有し、光アンテナや高感度バイオセンサー、医用応用等への応用面で注目されている。この金ナノロッドの性質を制御し、高度に活用するためには、金ナノロッドの配向および集合状態を自在に制御可能にすることが重要である。研究代表者はこれまでに、「DNAブラシ」を利用したシステムに着目し、このDNAブラシに適度な静電相互作用力を賦与した金ナノロッドを吸着させることで、自己組織化的に垂直配向固定化できることを明らかにした。さらに、溶液環境を変えることで基板上で金ナノロッドの配向や集合状態を可逆的に制御できることも明らかにしてきた。一方で、これまでの溶液を変えるシステムでは、位置選択性がない等の課題があり、制御性の高い刺激に応答するシステムへの展開が期待されている。そこで本研究では、制御性の高い刺激である「光照射」による金ナノロッドの集合状態の制御システムを目指した。具体的には、研究代表者が開発してきた表面被覆分子によって温度応答性を有する金ナノロッドを調製し、DNAブラシ基板に吸着させた状態でも温度に応答して可逆的に集合・脱集合可能であることを確認した。さらに、表面被覆分子を検討することで、応答温度の調整を行い、適当な温度で応答可能な金ナノロッドアレイの調製に成功した。続いて、金ナノロッドが有する光熱変換機能を利用し、光照射により局所的にナノ粒子を加熱し、その熱をトリガーとして金ナノロッドアレイの状態を可逆的に制御可能にすることに取り組んだ。温度応答性分子で被覆した金ナノロッドの分散液に光照射を行うことで、金ナノロッドの集合化が誘起できることを確認した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(24 results)
