| 研究課題/領域番号 |
19H02100
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 (2022-2023)
弘前大学 (2019-2021) |
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研究代表者 |
星野 隆行 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00516049)
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| 研究分担者 |
川村 隆三 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (50534591)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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| キーワード | バーチャル電極ディスプレイ / 電子線 / 分子モーター / 複合現実 / 電場呈示 / バーチャル電極 / 酸化グラフェン / フォースフィールドディスプレイ / ナノビデオゲーム / 分子操作 / キネシン-微小管 / 分子運動制御 / 微小管 / キネシン / 電気泳動堆積 / 微小電場形成 / 脂質膜 / 電気二重層 / ハイパス特性 / dsDNA / たんぱく質分子モーター / 分子機械 / 超解像AR / 電場形成 / バーチャル電極走査型電気化学顕微鏡 / VC-SECM / nanomachinary / プロジェクションマッピング / 分子スケールMR/AR / ラピッドプロトタイピング / 微小管-キネシン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
バイオ環境（電解質水溶液）中のクーロンポテンシャルのプロジェクションをナノメートル分解能および高速に行うことを原理とした「分子機械のラピッド・プロトタイピング」（設計技術の基盤研究）と，「分子機械の知能化」を目指した応用研究の２つの構成からなる．
構築するバーチャル電極ディスプレイは，狙った分子近傍の電場を120 nm以下の空間分解能で１分子当たり10 nsの高速に任意に操作する．この超高速ディスプレイを用いて，分子モーター，DNA構造体など分子機械の機能化を，その場で上書きし，分子機能をラピッドプロトタイピングする設計論を目指すものである．
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| 研究成果の概要 |
生体分子の機能（すなわち立体構造）は，周囲環境により変化させることが可能である．そこで分子機能をラピッド・プロトタイピングする原理として，クーロンポテンシャルとイオン濃度パターンを高速に標的分子近傍にプロジェクション・マッピングさせる方法を試みた．本課題において独自に開発した「バーチャル電極ディスプレイ」は，狙った分子近傍の電場を120 nm以下の空間分解能で高速かつ任意の時刻に操作できるものである．この電場ディスプレイを用いて，分子モーター，DNA構造体などから構成される分子機械の機能をその場で操作し，新規の機能を分子機械に重畳した結果を示し分子機械設計の新しい方法論を提案した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来の電気化学デバイスでは，分子間相互作用を電気化学的に制御できると考えられるが，その局所性と分子運動への追従性がないため，コンピュータから標的の生体分子を追従・変調し新たな機能を発現させることが困難であった．これに対して，電場と化学種の局在性を可逆的かつ直接的に制御可能とした本手法では，運動している特定の分子モーターの機能をスイッチングするなど分子機能を自在に操作することを可能にした．このような，分子空間に情報空間を接続できる方法論は，分子構造を組み替えなくともその場て生体分子の機能発現を調査することができるようになり，ナノマシンの新しい設計方法・製造技術へ発展できる可能性を持っている．
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