| 研究概要 |
この研究の目的はナノマシンの駆動及び潤滑機構のモデルとして,機械と似た構造を有し,生きているナノマシンというべきバクテリアべん毛モータの潤滑・駆動機構及び自己組織化機構を解明することにある.
我々のこれまでの研究によって,ナノマシンの世界では,徒来の機械工学において非常に有効であると考えられた流体潤滑が,ナノマシンの世界では効率的な潤滑法ではないことを示した.しかしバクテリアべん毛モータの軸受部の構造は,従来のジャーナル軸受と同じ構造をしているように見える.(この構造はPLリングと呼ばれている)この外見的一致が偶然なのか必然なのか,我々はこの問題の答えを見出すことがナノマシン潤滑技術を開発するためのキーポイントと考え,バクテリアべん毛モータの潤滑機構を解明するためにまず理論的な解析を行った.
結果最初に流体滴滑理論を用いてべん毛モータ軸受部の解析を行った.この解析の結果からやはり,バクテリアべん毛モータの軸受は従来の機械の軸受と構造的には類似しているが,実際は物理的に異なった潤滑機構を利用している可能性が高いことが示した.そこで,この軸受け構造によって十分な負荷容量を生じる新しい潤滑機構として,従来の流体潤滑に替わり疎水コロイドの安定性の原因である拡散電気二重層の効果を用いた潤滑機構(DVLO理論)の負荷容量計算の定式化を行った.そしてこの拡散電気二重層の効果によってPLリングに要求される負荷容量を生成できることを示した.また電荷の非対称性の影響についても調べ対称な電荷分布が効率の良い負荷容量を生成することがわかった.
この数値計算により,バクテリアべん毛モータはラジアル方向に拡散電気二重層の効果によって,またアキシャル方向には分子間力によって負荷容量を生成していることがわかった.このような効果の使い分けは,即ち潤滑機構と潤滑機構に拮抗する分子間力の役割を検討しなおすことにより,べん毛モータが自発的に組立てられる機構,即ち自己組織化機構に関する知見を得た
またプロトンチャンネル及びナトリウムチャンネルを有するべん毛モータ駆動機構を比較を行った.
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