• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

原子間力顕微鏡を用いた固液界面における構造ゆらぎと水和構造との相関に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H03870
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関京都大学

研究代表者

小林 圭  京都大学, 工学研究科, 准教授 (40335211)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
2018年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2017年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2016年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
キーワード走査プローブ顕微鏡 / 原子間力顕微鏡 / 固液界面 / 3次元フォースマッピング / 瞬時周波数法 / 固液界面物性 / 3次元フォースマッピング
研究成果の概要

液中AFMにおける2次元・3次元フォースマップ法の高速化、試料調整および探針洗浄方法の最適化により、フォースマップにあらわれるドリフトおよび探針変化の影響を軽減し、測定結果の信頼性および再現性を高めた。また、アルカリハライドのステップ端、鉱物試料、さらには分子性表面やタンパク質分子を対象にフォースマッピング測定を行い、さらに分子動力学(MD)計算によって理論的な水分子密度分布を得て、実験結果と理論計算結果を比較し、表面の原子レベル構造やその構造ゆらぎと水和構造との相関を議論した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

固液界面は、結晶成長や触媒反応などの物理・化学現象や、生体分子がその機能を発現する活性場として極めて重要な役割を担っている。本研究で解明された表面の原子レベル構造やその構造ゆらぎと水和構造との相関に関する知見により、また本研究において開発された2次元・3次元フォースマップ法を用いて界面反応解析や生体分子機能解析を行うことにより、固液界面における物理・化学現象を利用したデバイスの開発や、生体分子の機能解明が進展することが期待される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (55件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (45件) (うち国際学会 21件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Aalto University(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Aalto University(Finland)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Aalto University(Finland)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Atomic-Level Viscosity Distribution in the Hydration Layer2019

    • 著者名/発表者名
      Umeda Kenichi、Kobayashi Kei、Minato Taketoshi、Yamada Hirofumi
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 122 号: 11 ページ: 116001-116001

    • DOI

      10.1103/physrevlett.122.116001

    • NAID

      120006629184

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atomic-Scale 3D Local Hydration Structures Influenced by Water-Restricting Dimensions2018

    • 著者名/発表者名
      Umeda Kenichi、Kobayashi Kei、Minato Taketoshi、Yamada Hirofumi
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 34 号: 31 ページ: 9114-9121

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.8b01340

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Immunoactivity of self-assembled antibodies investigated by atomic force microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Kominami Hiroaki、Kobayashi Kei、Ido Shinichiro、Kimiya Hirokazu、Yamada Hirofumi
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 8 号: 51 ページ: 29378-29384

    • DOI

      10.1039/c8ra05423a

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of Local Hydration Structures of Alkanethiol Self-Assembled Monolayers with Different Molecular Structures by FM-AFM2018

    • 著者名/発表者名
      Fujita Akito、Kobayashi Kei、Yamada Hirofumi
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 34 号: 50 ページ: 15189-15194

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.8b03052

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Flexible DNA path in the MCM double hexamer loaded on DNA2017

    • 著者名/発表者名
      Hizume, K., Kominami, H., Kobayashi, K., Yamada, H. and Araki, H.
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 印刷中 号: 19 ページ: 2435-2445

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.6b00922

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Atomic-resolution three-dimensional hydration structures on a heterogeneously charged surface2017

    • 著者名/発表者名
      Umeda Kenichi、Zivanovic Lidija、Kobayashi Kei、Ritala Juha、Kominami Hiroaki、Spijker Peter、Foster Adam S.、Yamada Hirofumi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 号: 1 ページ: 2111-2111

    • DOI

      10.1038/s41467-017-01896-4

    • NAID

      120006373890

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] F. Ito, K. Kobayashi, P. Spijker, L. Zivanovic, K. Umeda, T. Nurmi, N. Holmberg, K. Laasonen, A. S. Foster, and H. Yamada2016

    • 著者名/発表者名
      F. Ito, K. Kobayashi, P. Spijker, L. Zivanovic, K. Umeda, T. Nurmi, N. Holmberg, K. Laasonen, A. S. Foster, and H. Yamada
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 120 号: 35 ページ: 19714-19722

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b05651

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Annexin A5 2 次元結晶をテンプレートとした streptavidin ナノアレイの作製とタンパク質の特異的検出2019

    • 著者名/発表者名
      木南 裕陽, 小林 圭, 平田 芳樹, 山田 啓文
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] streptavidin 2次元結晶への biotin 修飾分子結合と結晶無秩序化との相関に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      前田 祥吾, 木南 裕陽, 金澤 昌平, 小林 圭, 山田 啓文
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 修飾探針FM-AFM を用いた streptavidin-biotin 間特異的結合測定2019

    • 著者名/発表者名
      杉本 千奈, 木南 裕陽, 小林 圭, 山田 啓文
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 静電気力顕微鏡を用いた時間分解表面電位計測による有機薄膜トランジスタにおけるキャリア挙動可視化2019

    • 著者名/発表者名
      院南 皓一, 小林 圭, 山田 啓文
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 瞬時周波数法 FM-AFM を用いた固液界面水和構造計測2019

    • 著者名/発表者名
      深澤 直人, 木南 裕陽, 寺田 匠吾, 小林 圭, 山田 啓文
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 3次元フォースマッピング法による生体分子間相互作用力の可視化2019

    • 著者名/発表者名
      杉本 千奈, 木南 裕陽, 小林 圭, 山田 啓文
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 表面電位制御下での水和構造計測に向けた液中AFM 用電気化学セルの開発2019

    • 著者名/発表者名
      藤田 朗人, 小林 圭, 山田 啓文
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] フォースカーブ解析によるタンパク質分子のゆらぎ評価の検討2019

    • 著者名/発表者名
      山本 悠樹, 木南 裕陽, 小林 圭, 山田 啓文
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Investigation of two-dimensional crystal of annexin A5 for making a protein nano-array2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kominami, Y. Hirata, K. Kobayashi, H. Yamada
    • 学会等名
      The 21st International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy (NC-AFM2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular-scale investigations of proteins bound to three-dimensional DNA origami using FM-AFM in liquid2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamamoto, H. Kominami, K. Kobayashi, H. Yamada
    • 学会等名
      The 21st International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy (NC-AFM2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular-Scale Investigations of Local Hydration Structures of Alkanethiol Self-Assembled Monolayers with Different Molecular Structures2018

    • 著者名/発表者名
      A. Fujita, K. Kobayashi, H. Yamada
    • 学会等名
      The 21st International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy (NC-AFM2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FM-AFMによるstreptavidin結晶上biotin修飾DNAの可視化2018

    • 著者名/発表者名
      前田 祥吾、木南 裕陽、小林 圭、山田 啓文
    • 学会等名
      第79回応用物理学関係連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] バイアス変調を用いない時間分解ケルビンプローブ力顕微鏡による有機薄膜トランジスタにおけるキャリア挙動可視化(2)2018

    • 著者名/発表者名
      院南 皓一、小林 圭、山田 啓文
    • 学会等名
      第79回応用物理学関係連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 液中環境下における時間分解FM-AFMの開発2018

    • 著者名/発表者名
      深澤 直人、木南 裕陽、小林 圭、平田 芳樹、山田 啓文
    • 学会等名
      第79回応用物理学関係連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 修飾探針FM-AFMによる特異的相互作用力測定におけるリンカー長の影響2018

    • 著者名/発表者名
      杉本 千奈、木南 裕陽、小林 圭、山田 啓文
    • 学会等名
      第79回応用物理学関係連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Streptavidin Nanoarrays using Two-dimensional Annexin V Crystals2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kominami, Y. Hirata, K. Kobayashi and H. Yamada
    • 学会等名
      26th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ACSIN-14 & ICSPM26)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visualization of biotinylated DNA on streptavidin crystal using FM-AFM2018

    • 著者名/発表者名
      S. Maeda, H. Kominami, K. Kobayashi and H. Yamada
    • 学会等名
      26th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ACSIN-14 & ICSPM26)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of time-resolved frequency-modulation atomic force microscopy for liquid environments2018

    • 著者名/発表者名
      N. Fukazawa, H. Kominami, Y. Hirata, K. Kobayashi and H. Yamada
    • 学会等名
      26th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ACSIN-14 & ICSPM26)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of carrier dynamics in organic thin-film transistors by time-resolved scanning probe techniques2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kobayashi, K. Innami, and H. Yamada
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on “Recent Trends in the Elucidation and Function Discovery of Next Generation Functional Materials of Surface/Interface Properties
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] streptavidin 2次元結晶の成長過程と特異結合による構造変化過程の観察2018

    • 著者名/発表者名
      濱田 貴裕、木南 裕陽、小林 圭、山田 啓文
    • 学会等名
      第65回応用物理学関係連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] FM-AFMによる長鎖アルカンチオール自己組織化単分子膜の分子スケール水和構造計測2018

    • 著者名/発表者名
      藤田 朗人、小林 圭、山田 啓文
    • 学会等名
      第65回応用物理学関係連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] biotin修飾AFM探針による分子分解能特異的相互作用力マップ2017

    • 著者名/発表者名
      宮本 眞之、木南 裕陽、山本 悠樹、小林 圭、山田 啓文
    • 学会等名
      第64回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] FM-AFMによるアルカンチオール自己組織化単分子膜の分子スケール水和構造計測(2)2017

    • 著者名/発表者名
      藤田 朗人、小林 圭、山田 啓文
    • 学会等名
      第64回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] maging of Two-dimensional Crystal Growth of Streptavidin Injected from a Glass Pipette by FM-AFM2017

    • 著者名/発表者名
      T. Hamada, H. Kominami, M. Miyamoto, K. Kobayashi, and H. Yamada
    • 学会等名
      International Scanning Probe Microscopy Conference (ISPM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular-scale Investigations of Hydration Structures of Alkanethiol Self-assembled Monolayers of Different Functional Groups by FM-AFM2017

    • 著者名/発表者名
      A. Fujita, K. Kobayashi, and H. Yamada
    • 学会等名
      International Scanning Probe Microscopy Conference (ISPM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-resolution Imaging and Surface Charge Measurement of Right-handed and Left- handed DNA by FM-AFM in Aqueous Solution2017

    • 著者名/発表者名
      H. Kominami, K. Kobayashi, and H. Yamada
    • 学会等名
      International Scanning Probe Microscopy Conference (ISPM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of pH on Two-dimensional Crystal Formation of Streptavidin on Mica2017

    • 著者名/発表者名
      Z. Cui, K. Kobayashi, Y. Hirata, and H. Yamada
    • 学会等名
      International Scanning Probe Microscopy Conference (ISPM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 液中 FM-AFM による Z 型 DNA のナノスケール構造観察 および表面電荷密度計測2017

    • 著者名/発表者名
      木南 裕陽、小林 圭、山田 啓文
    • 学会等名
      第78回応用物理学関係連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 末端官能基の異なるアルカンチオールの相分離自己組織化単分子膜の作製とFM-AFM水和構造計測2017

    • 著者名/発表者名
      藤田 朗人、小林 圭、山田 啓文
    • 学会等名
      第78回応用物理学関係連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 低pH 環境におけるマイカ基板上streptavidin 2 次元結晶2017

    • 著者名/発表者名
      崔 子鵬、小林 圭、平田 芳樹、山田 啓文
    • 学会等名
      第78回応用物理学関係連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 脂質二重膜およびマイカ表面混在条件下におけるstreptavidin 2 次元結晶の成長過程のその場観察2017

    • 著者名/発表者名
      濱田 貴裕、木南 裕陽、小林 圭、山田 啓文
    • 学会等名
      第78回応用物理学関係連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Investigation of Hydration Structures of Phase-Separated Alkanethiol Self-Assembled Monolayers by FM-AFM2017

    • 著者名/発表者名
      A. Fujita, K. Kobayashi, and H. Yamada
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy (NC-AFM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of pH on Two-dimensional Streptavidin Crystals on Mica2017

    • 著者名/発表者名
      Z. Cui, K. Kobayashi, Y. Hirata, and H. Yamada
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy (NC-AFM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Surface charge density measurements of Z-form DNA by FM-AFM force mapping2017

    • 著者名/発表者名
      H. Kominami, K. Kobayashi, and H. Yamada
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Surface Science (ISSS-8)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FM-AFM Imaging of Two-dimensional crystal growth of streptavidin injected from a glass pipette2017

    • 著者名/発表者名
      T. Hamada, H. Kominami, K. Kobayashi, and H. Yamada
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Surface Science (ISSS-8)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Functional visualization of biomolecules by frequency modulation AFM and 3- dimensional force mapping2017

    • 著者名/発表者名
      H. Kominami, K. Kobayashi, and H. Yamada
    • 学会等名
      11th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices ’17 (ALC’ 17)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of pH on two-dimensional crystal formation of streptavidin2017

    • 著者名/発表者名
      Z. Cui, K. Kobayashi, Y. Hirata, and H. Yamada
    • 学会等名
      11th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices ’17 (ALC’ 17)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FM-AFM によるstreptavidin 2次元結晶の分子スケール構造観察2016

    • 著者名/発表者名
      宮本 眞之, 木南 裕陽, 小林 圭, 山田啓文
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会走査型プローブ顕微鏡分科会
    • 発表場所
      湯沢ニューオータニホテル(新潟県南魚沼郡湯沢町)
    • 年月日
      2016-11-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Molecular Scale Investigations of Hydration Structures of Hydrophilic Alkanethiol Self- Assembled Monolayers by FM- AFM2016

    • 著者名/発表者名
      A. Fujita, K. Kobayashi and H. Yamada
    • 学会等名
      29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2016)
    • 発表場所
      ANA Crowne Plaza Kyoto, Kyoto
    • 年月日
      2016-11-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular-Scale Imaging of Two- DimensionalStreptavidin Crystals in Aqueous Solutions by Frequency-Modulation Atomic Force microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      M. Miyamoto, H. Kominami, K. Kobayashi and H. Yamada
    • 学会等名
      29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2016)
    • 発表場所
      ANA Crowne Plaza Kyoto, Kyoto
    • 年月日
      2016-11-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FM-AFMによるアルカンチオール自己組織化単分子膜の分子スケール水和構造計測2016

    • 著者名/発表者名
      藤田 朗人、小林 圭、山田 啓文
    • 学会等名
      第77回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 時分解静電気力顕微鏡による有機薄膜トランジスタのキャリアダイナミクス可視化2016

    • 著者名/発表者名
      小林 圭、山田 啓文
    • 学会等名
      第77回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] biotin 修飾探針を用いた AFM によるstreptavidin-biotin 相互作用力評価2016

    • 著者名/発表者名
      宮本 眞之、木南 裕陽、小林 圭、山田 啓文
    • 学会等名
      第77回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Molecular-scale investigations of hydration structures on self-assembled monolayersin aqueous solutions2016

    • 著者名/発表者名
      A. Fujita, K. Kobayashi, H. Yamada
    • 学会等名
      KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics 2016 (KJF-ICOMEP 2016)
    • 発表場所
      ACROS Fukuoka, Fukuoka
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular-scale imaging of two-dimensional streptavidin crystals in solution by FM-AFM2016

    • 著者名/発表者名
      M. Miyamoto, H. kominami, K. Kobayashi, H.Yamada
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy (NC-AFM2016)
    • 発表場所
      Nottingham, UK
    • 年月日
      2016-07-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi