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プログラム可能な自己組織化成長プロセスを用いた革新的機能を有する集積体の創製

研究課題

研究課題/領域番号 20200004
研究種目

新学術領域研究(研究課題提案型)

配分区分補助金
研究分野 応用物性・結晶工学
生体生命情報学
研究機関東京工業大学

研究代表者

石川 正道  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (60376952)

研究分担者 村田 智  東北大学, 工学研究科, 教授 (10334533)
連携研究者 梶川 浩太郎  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (10214305)
北本 仁孝  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 准教授 (10272676)
研究期間 (年度) 2008 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
31,330千円 (直接経費: 24,100千円、間接経費: 7,230千円)
2010年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2009年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2008年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
キーワード結晶成長 / DNAコンピューター / 自己組織化 / フォトニック結晶 / メタマテリアル / ナノデバイス / 成膜プロセス / 相分離 / DNAコンピュータ / 薄膜プロセス / 製膜プロセス
研究概要

核酸高分子による自己組織化原理に従って構造間結合のオン・オフをあらかじめプログラム可能なDNAプログラミングの手法とコロイド結晶成長理論に基づいて、革新的機能を有する新機能性薄膜を大面積、無欠陥に形成するプロセスを構築した。具体的には、電荷を有する基板上において荷電粒子(コロイド粒子、DNA集積体など)が対イオンを介して相互作用することによって、大面積かつ無欠陥の集積構造を発現することをはじめて明らかにした。さらにこの集積原理は、DNA構造体を用いたフォトニック結晶およびメタマテリアルとして知られる新奇な物性を発現する回路素子の成膜技術に応用できることを示した。

報告書

(4件)
  • 2010 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (59件)

すべて 2011 2010 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (38件) 図書 (6件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] DNAを用いたフォトニック結晶の階層的結晶成長制御2011

    • 著者名/発表者名
      木村良範、金田祥平、藤井輝夫、村田智
    • 雑誌名

      日本電気学会論文誌E 131 印刷中

    • NAID

      10030532906

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Algorithmic self-assembly of single-duplex DNA nanostructures.2011

    • 著者名/発表者名
      S. Hamada, S. Murata
    • 雑誌名

      International Journal of Unconventional Computing in press

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Algorithmic Self-assembly of Single-duplex DNA Nanostructures2011

    • 著者名/発表者名
      S.Hamada, S.Murata
    • 雑誌名

      International Journal of Unconventional Computing

      巻: (In press)

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] コロイド気液相分離における結晶相の安定性2011

    • 著者名/発表者名
      三好早希, 石川正道
    • 雑誌名

      宇宙利用シンポジウム(第27回)プロシーディング

      巻: 27 ページ: 1-2

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [雑誌論文] Colloidal gas-liquid condensation of polystyrene latex particles with intermediate κa values (5 to 160, a>>κ-1).2010

    • 著者名/発表者名
      M.Ishikawa, R.Kitano
    • 雑誌名

      Langmuir 26

      ページ: 2438-2444

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Substrate-assisted assembly of interconnected single-duplex DNA nanostructures.Angew.2010

    • 著者名/発表者名
      S. Hamada, S. Murata
    • 雑誌名

      Chem. Int. Ed. 48

      ページ: 6820-6823

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] DNAタイル2010

    • 著者名/発表者名
      村田智, 浜田省吾
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌(特集「分子ロボティクス」)

      巻: 28-10 ページ: 10-13

    • NAID

      10027648111

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Colloidal gas-liquid condensation of polystyrene latex particles with intermediate Ka values(5 to 160, a>>K^1)2010

    • 著者名/発表者名
      M.Ishikawa, R.Kitano
    • 雑誌名

      Langmuir 26

      ページ: 2438-2444

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomalous behavior of particle self-assembling under gravitational sedimentation(No.2)2010

    • 著者名/発表者名
      S.Ito, S.Miyoshi, M.Ishikawa
    • 雑誌名

      Space Utilization Research 26

      ページ: 21-22

    • NAID

      120006830400

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] Substrate-assisted assembly of interconnected single-duplex DNA nanostructures2009

    • 著者名/発表者名
      S.Hamada, S.Murata
    • 雑誌名

      Angew.Chem.Int.Ed. 48

      ページ: 6820-6823

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] DNA分子を素材とするナノ構造の作成技術2009

    • 著者名/発表者名
      村田智
    • 雑誌名

      化学工業 60-1

      ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] Anomalous behavior of particle self-assembling under gravitational sedimentation2009

    • 著者名/発表者名
      M. Ishikawa and R. Kitano
    • 雑誌名

      Space Utilization Research 25

      ページ: 309-310

    • NAID

      120006830600

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] コロイド気液相分離における結晶相の安定性2011

    • 著者名/発表者名
      三好早希, 石川正道
    • 学会等名
      第27回宇宙利用シンポジウム・宇宙航空研究開発機構
    • 発表場所
      宇宙科学研究所(相模原)
    • 年月日
      2011-01-24
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] メゾスコピック系の微小重力化学2011

    • 著者名/発表者名
      辻井薫, 石川正道, 奥村剛, 佐野正人, 下村政嗣, 鴇田昌之, 夏井坂誠, 馬籠信之, 益子岳史, 藪浩, 吉川研一
    • 学会等名
      第27回宇宙利用シンポジウム・宇宙航空研究開発機構
    • 発表場所
      宇宙科学研究所(相模原)
    • 年月日
      2011-01-24
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Gas-liquid-solid condensation of charged colloids under microgravity.2010

    • 著者名/発表者名
      M.Ishikawa
    • 学会等名
      The 1st International workshop on colloidal experiments on board ISS, ESA/NASA/CSA/JAXA
    • 発表場所
      Paris 招待講演
    • 年月日
      2010-11-27
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Gas-liquid-solid condensation of charged colloids under microgravity2010

    • 著者名/発表者名
      M.Ishikawa
    • 学会等名
      The 1st International workshop on colloidal experiments on board ISS, ESA/NASA/CSA/JAXA
    • 発表場所
      Paris(招待講演)
    • 年月日
      2010-11-27
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Colloidal gas-liquid-solid phase diagram in low ionic strength solution.2010

    • 著者名/発表者名
      M.Ishikawa, S.Ito, S.Miyoshi, J.Habasaki
    • 学会等名
      8th Japan-China-Korea Workshop on Microgravity Sciences
    • 発表場所
      Sendai.
    • 年月日
      2010-09-23
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] DNAナノ構造の基板成長メカニズム2010

    • 著者名/発表者名
      浜田省吾
    • 学会等名
      分子ロボティクス研究会
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2010-09-23
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Colloidal gas-liquid-solid phase diagram in low ionic strength solution2010

    • 著者名/発表者名
      M.Ishikawa, S.Ito, S.Miyoshi, J.Habasaki
    • 学会等名
      8th Japan-China-Korea Workshop on Microgravity Sciences
    • 発表場所
      Sendai
    • 年月日
      2010-09-23
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Gas-liquid-solid phase diagram of charge stabilized colloids in low ionic strength solutions.2010

    • 著者名/発表者名
      M.Ishikawa, S.Ito, R.Kitano, J.Habasaki:
    • 学会等名
      NCSS2010
    • 発表場所
      Makuhari.
    • 年月日
      2010-09-22
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Coating of gold nanoparticles with DNA molecules and its application to programmed self-assembling of ordered nanostructures2010

    • 著者名/発表者名
      H.Tanaka, M.Ishikawa
    • 学会等名
      8th Japan-China-Korea Workshop on Microgravity Sciences
    • 発表場所
      Sendai
    • 年月日
      2010-09-22
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Stability of virus-like particles (VLPs) containing charged colloids and their application to material processing2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Tsuzuki, M.Ishikawa
    • 学会等名
      8th Japan-China-Korea Workshop on Microgravity Sciences
    • 発表場所
      Sendai
    • 年月日
      2010-09-22
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Stability of crystalline phase in colloidal gas-liquid-solid phase separation2010

    • 著者名/発表者名
      S.Miyoshi, M.Ishikawa
    • 学会等名
      8th Japan-China-Korea Workshop on Microgravity Sciences
    • 発表場所
      Sendai
    • 年月日
      2010-09-22
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] DNAナノ構造の自己組織化2010

    • 著者名/発表者名
      村田智
    • 学会等名
      応用物理学会応用電子物性分科会「自己組織化技術の探求-分子エレクトロニクス集積化のために-」
    • 発表場所
      首都大学東京サテライトキャンパス(秋葉原)(招待講演)
    • 年月日
      2010-07-26
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Toward self-organization of DNA nano-rings using non-specific interactions.2010

    • 著者名/発表者名
      S.Hamada, S.Murata
    • 学会等名
      Foundations of Nanoscience 2010(FNANO2010)
    • 発表場所
      Snowbird, UT (US).
    • 年月日
      2010-04-28
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Substrate-assisted self-assembly of DNA nanostructure and its application in molecular robotics.2010

    • 著者名/発表者名
      S.Murata
    • 学会等名
      Foundations of Nanoscience 2010 (FNANO2010)
    • 発表場所
      Snowbird, UT (US) 招待講演
    • 年月日
      2010-04-28
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Toward Self-Organization of DNA Nanorings Using Non-specific Interactions2010

    • 著者名/発表者名
      S.Hamada, S.Murata
    • 学会等名
      Foundations of Nanoscience 2010 (FNANO2010)
    • 発表場所
      Snowbird, UT(米国)
    • 年月日
      2010-04-28
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Substrate-assisted Self-assembly of DNA nanostructure and its application in Molecular Robotics2010

    • 著者名/発表者名
      S.Murata
    • 学会等名
      Foundations of Nanoscience 2010 (FNANO2010)
    • 発表場所
      Snowbird, UT(米国)(招待講演)
    • 年月日
      2010-04-28
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Type-I反転型ZnSe/CdSe量子ドットの合成とバンド構造の評価2010

    • 著者名/発表者名
      原崇人, 石川正道
    • 学会等名
      第57回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 年月日
      2010-03-20
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 重力沈降過程におけるコロイド粒子の異常な自己集積挙動(その2)2010

    • 著者名/発表者名
      伊藤峻, 三好早希, 石川正道
    • 学会等名
      第26回宇宙利用シンポジウム・日本学術会議
    • 発表場所
      宇宙航空研究開発機構
    • 年月日
      2010-01-25
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] メゾスコピック系の微小重力化学2010

    • 著者名/発表者名
      辻井薫, 石川正道, 奥村剛, 佐野正人, 下村政嗣, 鴇田昌之, 夏井坂誠, 馬籠信之, 益子岳史, 藪浩, 吉川研一
    • 学会等名
      第26回宇宙利用シンポジウム・日本学術会議
    • 発表場所
      宇宙航空研究開発機構
    • 年月日
      2010-01-25
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] DNAを用いたフォトニック結晶の階層的結晶成長制御2009

    • 著者名/発表者名
      木村良範, 金田祥平, 藤井輝夫, 村田智
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2009-11-26
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] DNAを用いたフォトニック結晶の階層的結晶成長制御2009

    • 著者名/発表者名
      木村良範, 金田祥平, 藤井輝夫, 村田智
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会(SSI2009)
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2009-11-26
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] DNAナノ構造の基板上成長2009

    • 著者名/発表者名
      西本智史, 村田智
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会(SSI2009)
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2009-11-26
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] DNAナノ平面構造の任意位置への成長2009

    • 著者名/発表者名
      西本智史, 村田智
    • 学会等名
      結晶成長学会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2009-11-12
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] きぼう実験への提案―微小重力下におけるコロイド結晶の相転移と粒子間相互作用の評価―2009

    • 著者名/発表者名
      石川正道, 曽我見育夫
    • 学会等名
      日本マイクログラビティ応用学会
    • 発表場所
      沖縄産業支援センター
    • 年月日
      2009-10-20
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] コロイド結晶成長の謎2009

    • 著者名/発表者名
      石川正道
    • 学会等名
      ワークショップ「創発現象の世界」
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2009-10-17
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 重力沈降過程におけるコロイド粒子の異常な自己集積挙動2009

    • 著者名/発表者名
      石川正道, 北野良太
    • 学会等名
      第62回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2009-09-19
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] 3 New Motifs for DNA Nanostructures2009

    • 著者名/発表者名
      S.Murata, S.Nishimoto, S.Hamada
    • 学会等名
      International Conference on Materials for Advanced Technologies 2009 (ICMAT 2009)
    • 発表場所
      Singapore, 招待講演
    • 年月日
      2009-06-29
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 3New Motifs for DNA Nanostructures2009

    • 著者名/発表者名
      S.Murata, S.Nishimoto, S.Hamada
    • 学会等名
      International Conference on Materials for Advanced Technologies 2009(ICMAT 2009)
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2009-06-29
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 3点分岐型DNAモチーフによる自己組織化格子パターンの成長カイネティクス2009

    • 著者名/発表者名
      石恵美子, 石川正道
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2009年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場
    • 年月日
      2009-05-17
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] 重力沈降過程におけるコロイド粒子の異常な自己集積挙動2009

    • 著者名/発表者名
      石川正道、北野良太
    • 学会等名
      第25回宇宙利用シンポジウム・日本学術会議
    • 発表場所
      宇宙航空研究開発機構
    • 年月日
      2009-01-15
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] メゾスコピック系の微小重力化学2009

    • 著者名/発表者名
      辻井薫、石川正道、夏井坂誠、下村政嗣、藪浩、吉川研一、佐野正人
    • 学会等名
      第25回宇宙利用シンポジウム・日本学術会議
    • 発表場所
      宇宙航空研究開発機構
    • 年月日
      2009-01-15
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] DNA分子のプログラマブルな結晶化(招待講演)2008

    • 著者名/発表者名
      村田智
    • 学会等名
      学習院大学計算機センター特別プロジェクト「結晶成長の数理」第3回研究会
    • 発表場所
      学習院大学
    • 年月日
      2008-12-26
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] その場観察によるコロイド結晶成長のメカニズムの評価2008

    • 著者名/発表者名
      北野良太、石川正道
    • 学会等名
      日本マイクログラビティ応用学会第23回学術講演会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2008-11-25
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] JEM Experiments and Future2008

    • 著者名/発表者名
      M. Ishikawa
    • 学会等名
      JUSTSAP 2008
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2008-11-11
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 疎水性相互作用を利用したナノ微粒子の自己組織化2008

    • 著者名/発表者名
      石川正道, 本多克也
    • 学会等名
      第38回結晶成長国内会議(NCCG-38)・日本結晶成長学会
    • 発表場所
      仙台戦災復興記念館
    • 年月日
      2008-11-04
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] DNAナノ構造のアルゴリズミック結晶成長(招待講演)2008

    • 著者名/発表者名
      村田智
    • 学会等名
      第38回結晶成長国内会議(NCCG-38)・日本結晶成長学会
    • 発表場所
      仙台戦災復興記念館
    • 年月日
      2008-11-04
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] コロイド結晶2008

    • 著者名/発表者名
      石川正道
    • 学会等名
      日本結晶成長学会, 第33回結晶成長討論会
    • 発表場所
      秋保温泉(仙台)
    • 年月日
      2008-09-11
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] DNAタイルの自己組織化(招待講演)2008

    • 著者名/発表者名
      村田智
    • 学会等名
      日本結晶成長学会,第33回結晶成長討論会
    • 発表場所
      秋保温泉(仙台)
    • 年月日
      2008-09-11
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [図書] 現代界面コロイド科学の事典-シャンプーから宇宙まで-(辻井薫監修)2010

    • 著者名/発表者名
      石川正道
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      丸善
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [図書] 現代界面コロイド科学の事典-シャンプーから宇宙まで-(辻井薫(監))2010

    • 著者名/発表者名
      石川正道
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      丸善
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [図書] 自己組織化ハンドブック(国武豊喜監修)2009

    • 著者名/発表者名
      石川正道
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      エヌティーエス
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [図書] バイオナノプロセス-溶液中でナノ構造を作るウェット・ナノテクノロジーの薦め(山下一郎・芝清隆監修)2008

    • 著者名/発表者名
      村田智
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [図書] 山下一郎, 芝清隆監修、バイオナノプロセス-溶液中でナノ構造を作るウェット・ナノテクノロジーの薦め2008

    • 著者名/発表者名
      村田智
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [図書] 自己組織化ハンドブック2008

    • 著者名/発表者名
      村田智
    • 出版者
      エヌティーエス
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページは以下のとおり。

    • URL

      http://www.iem.titech.ac.jp/ishikawa/home.html

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページは以下のとおり

    • URL

      http://www.iem.titech.ac.jp/ishikawa_H22/index.html

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考] 石川正道 : セキュアマテリアルの提言-安心安全な材料を目指して、サイエンスポータル・オピニオン

    • URL

      http://scienceportal.jp/HotTopics/opinion/57.html

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2018-03-28  

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