| 研究課題/領域番号 |
18K03570
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
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| 研究機関 | 日本女子大学 |
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研究代表者 |
島田 良子 日本女子大学, 理学部, 教授 (90346049)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | プラズモン発熱 / Soret効果 / DNA 分子運動 / DNA / ソレー効果 |
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| 研究成果の概要 |
本研究は、溶液中のDNA分子がその平均末端間距離と同程度の周期長で変動する温度勾配下で示す局所的形態変化と空間移動 (微視的 Soret 効果) について明らかにした。
周期的銀ドメイン配列の表面プラズモン効果による巨大な周期的温度勾配(0.5K/μm)下で、DNA分子の形態変化と空間移動(微視的Soret効果)を可視化し、正のSoret効果を示すことを確認した。また、温度勾配下におけるDNA分子を、高温部からの引力を受ける小球をガウス-バネで繋いだダンベルとしてモデル化しシミュレーションを行った。その結果、温度勾配下では、ダンベルは高温部に局在化され、非フィック型の拡散を示すことがわかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
(1)周期的金属ドメインの表面プラズモン効果により発生する熱を周期的微小熱源として利用したこと：これまでは単一の金属微粒子をレーザー光で励起することで得られる単調減衰型の温度場のみが実現されていた。本研究では周期的金属ドメインにより、微小空間に巨大な周期的温度勾配を実現した。(2)巨大温度勾配下におけるDNA分子の局所的形態変化と空間移動を明らかにしたこと：巨視的なSoret効果とDNA分子の内部状態(自由エネルギー)の変化を対応づけ、巨視的Soret効果の分子機構の理解に寄与した。
以上、高分子系におけるSoret効果の分子機構を解明する上で貴重な知見をもたらし、その物理化学的意義は大きい。
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