パルス変調引力顕微鏡の開発と水溶液中における分子認識反応の解析

• 研究課題/領域番号: 20360020
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: 松本 卓也 大阪大学, 理学研究科, 教授 (50229556)
• 研究協力者: 高木 昭彦 大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター・企画室, 特任准教授(常勤) ; 前田 泰 産業技術総合研究所, 関西センター・ユビキタスエネルギー研究部門・ナノ材料科学研究グループ, 研究員
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2011年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2010年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2009年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2008年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
• キーワード: 走査プローブ / 分子認識 / 分子電極 / パルス変調 / 水溶液 / バルス変調 / 分子分極

研究概要

絶縁体基板裏側電極からの電位変調について表面電界分布計算を行ったところ、表面吸着試料に対して充分に意味のある大きさを持つことが計算から明らかになった。DNAと翻訳タンパク質の系において、分子分極の違いを反映した特徴的なコントラストの反転を観測した。これらの結果は、絶縁体表面において、個々の分子の静電的特性を画像化できることを意味しており、パルス変調引力顕微鏡実現の基礎となるものである。

研究成果

• [雑誌論文] Imaging of Transverse Electron Transfer through a DNA Molecule by Simultaneous Scanning Tunneling and Frequency-Modulation Atomic Force Microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Maeda, T.Matsumoto, T.Kawai
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 5[4]巻 号: 4 ページ: 3141-3145
  • DOI: 10.1021/nn200291f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanoparticle Arrangement by DNA-programmed Self-assembly for Catalyst Applications (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Maeda, T. Akita, M. Date, A. Takagi, T. Matsumoto, T. Fujitani, M. Kohyama
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 108[ 9]
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanoparticle Arrangement by DNA-programmed Self-assembly for Catalyst Applications (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Maeda, T.Akita, M.Date, A.Takagi, T.Matsumoto, T.Fujitani, M.Kohyama
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. 108[9]
  • 査読あり
• [雑誌論文] AFM Nanopatterning of Transition Metal Oxide thin Films (2010)
  • 著者名/発表者名: L.Pellegrino, I Pallecchi, E.Gellingeri, G.Canu, A.S.Siri, D.Marre, Y.Yanagisawa, M.Ishikawa, T.Matsumoto, Hide.Tanaka, T.Kawai
  • 雑誌名: J.Nanosci.Nanotech 巻: 10[7] ページ: 4471-4476
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nano-scale resistivity reduction in single grain of lead phthalocyanine (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Tabuchi, Y.Otsuka, M.Kanai, H.Tabata, T.Matsumoto, T.Kawai
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 11[5] ページ: 916-924
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrostatic Force Spectroscopy on InsulatingSurfaces : the Effect of Capacitive Interaction (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Takagi, F. Yamada, T. Matsumoto, T. Kawai
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 20[ 36]
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrostatic ForceMicroscopy : Imaging DNA and Protein Polarizations One by One (2009)
  • 著者名/発表者名: E. Mikamo-Satoh, F. Yamada, A. Takagi, T. Matsumoto, T. Kawai
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 20[ 14]
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrostatic Force Spectroscopy on Insulating Surfaces : the Effect of Capacitive Interaction (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Takagi, F.Yamada, T.Matsumoto, T.Kawai
  • 雑誌名: Nanotechnology 20[36]
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrostatic Force Microscopy : Imaging DNA and Protein Polarizations One by One (2009)
  • 著者名/発表者名: E.Mikamo-Satoh, F.Yamada, A.Takagi, T.Matsumoto, T.Kawai
  • 雑誌名: Nanotechnology 20[14]
  • 査読あり
• [雑誌論文] Profiling of Gene-dependent Translational Progress in Cell-free Protein Synthesis by Real-space Imaging (2009)
  • 著者名/発表者名: Eriko Mikamo-Satoh
  • 雑誌名: Anal.Biochem. 394[2] ページ: 275-280
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrostatic Force Spectroscopy on Insulating Surfaces : the Effect of Capaciticve Interaction (2009)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Takagi
  • 雑誌名: Nanotechnology 20[36]
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrostatic Force Microscopy : Imaging DNA and Protein Polarizations One by One (2009)
  • 著者名/発表者名: Eriko Mikamo-Satoh
  • 雑誌名: Nanotechnology 20[14]
  • 査読あり
• [雑誌論文] 走査プローブ顕微鏡を用いた時間分解静電気力検出法の開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 松本卓也
  • 雑誌名: 顕微鏡 43[2] ページ: 149-151
  • NAID: 130007791682
  • 査読あり
• [学会発表] Imaging of Transverse Electron Transfer through DNA Molecule by Simultaneous Scanning Tunneling and Frequency-Modulation Microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasushi. Maeda
  • 学会等名: 19th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM19)
  • 発表場所: Toyako Manseikaku, (Hokkaido, Japan)
  • 年月日: 2011-12-20
• [学会発表] バイオ分子の分極画像 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松本卓也
  • 学会等名: 第8回パイオオブティクス研究会・理研シンポジウム「蛍光相関分光と情報伝達(8)」合同シンポジウム
  • 発表場所: 北里大学相模原キャンパス(相模原市)
  • 年月日: 2011-12-17
• [学会発表] バイオ分子の分極画像 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松本卓也
  • 学会等名: 第8回バイオオプティクス研究会・理研シンポジウム「蛍光相関分光と情報伝達(8)」合同シンポジウム
  • 発表場所: 北里大学相模原キャンパス(神奈川県・相模原市)
  • 年月日: 2011-12-17
• [学会発表] STM/NC-AFM同時測定によるDNAの電気伝導解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松本卓也
  • 学会等名: 2011年度関西薄膜表面物理セミナー
  • 発表場所: グリーンビレッジ交野(大阪府・交野市)
  • 年月日: 2011-11-25
• [学会発表] TomogiKawai, Imaging of Transverse Electron Transferthrough DNA Molecule by Simultaneous Scanning Tunneling and Frequency-Modulation Microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasushi. Maeda、Takuya Matsumoto
  • 学会等名: 19th International Colloquium onScanning Probe Microscopy(ICSPM19)
  • 発表場所: Toyako Manseikaku,(Hokkaido, Japan)
  • 年月日: 2011-10-20
• [学会発表] Control of Network Formation of DNA Origami and λ-DNA : Emergent One-pot Processes Utilizing Binary Solvent (2010)
  • 著者名/発表者名: Takuya Matsumoto
  • 学会等名: 5th International Meeting on Molecular Electronics [ElecMol'10]
  • 発表場所: Maison MINATEC (Grenoble,France)
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] ソフトナノマテリアルの電流経路イメージング(招待講演) (2010)
  • 著者名/発表者名: *松本卓也
  • 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(神奈川県・平塚市)
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] 分子スケールエレクトロニクス-単分子デバイスから単分子集積デバイスへ- (2010)
  • 著者名/発表者名: 松本卓也
  • 学会等名: 大阪大学有機エレクトロニクス研究会春の学校「単一分子エレクトロニクスの要素技術と基礎理論」
  • 発表場所: 国際高等研究所(京都府木津川市)(招待講演)
  • 年月日: 2010-02-26
• [学会発表] Nanotester : Imaging the Current Pathway of Soft Material (招待講演) (2010)
  • 著者名/発表者名: Takuya Matsumoto
  • 学会等名: Germany/Japan, 1^<st> Workshop on "Nanoanalytics"
  • 発表場所: Osaka University Nakanoshima Center (Osaka, Japen)
  • 年月日: 2010-02-15
• [学会発表] Electrostatic Force Microscopy/Spectroscopy on Insulating Substrates : Effect of Capacitive Interactions in Vacuum and Water (招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: *Takuya. Matsumoto
  • 学会等名: 17^<th> International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM17)
  • 発表場所: Atagawa Heights (Sizuoka, Japan)
  • 年月日: 2009-12-11
• [学会発表] 周波数シフト法を用いた液中引力計測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 河野正人
  • 学会等名: 第29回表面科学学術講演会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京)
  • 年月日: 2009-10-29
• [学会発表] Electrostatic Force Microscopy/ Spectroscopy on Insulating Substrates : Effect of Capacitive Interactions inVacuum and Water (2009)
  • 著者名/発表者名: Takuya. Matsumoto
  • 学会等名: 17^<th> International Colloquium on Scanning Probe Microscopy(ICSPM17)(招待講演)
  • 発表場所: Atagawa Heights(Sizuoka, Japan)
  • 年月日: 2009-10-11
• [学会発表] 絶縁体表面におけるバイオ分子の引力イメージング (2009)
  • 著者名/発表者名: 松本卓也
  • 学会等名: 第70回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス(富山市)(招待講演)
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] 絶縁体表面におけるバイオ分子の引力イメージング(招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: *松本卓也
  • 学会等名: 第70回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 冨山大学五福キャンパス(冨山県・冨山)
  • 年月日: 2009-09-08
• [図書] 実験物理科学シリーズ6 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松本卓也(重川秀実、吉村雅満、河津璋共編)
  • 総ページ数: 425
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 「有機分子試料測定のために」実験物理科学シリーズ6「走査プローブ顕微鏡」実践編(第2章 試料の作り方・扱い方、第3節)(重川秀実、吉村雅満、河津璋共編) (2009)
  • 著者名/発表者名: 松本卓也
  • 総ページ数: 425
  • 出版者: 共立出版
• [備考]
  • URL: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/matsumoto/index.html
• [産業財産権] Probe apparatus for measuring an electron state on a sample surface (2009)
  • 発明者名: Takkuya Matsumoto, Tomoji Kawai
  • 権利者名: Japan Science, Technology Agency
  • 出願年月日: 2009-02-10
  • 外国
• [産業財産権] Probe apparatus for measuring anelectron state on a sample surface (2008)
  • 発明者名: Takkuya Matsumoto, Tomoji Kawai
  • 権利者名: Japan Science and Technology Agency
  • 出願年月日: 2008-12-30
  • 取得年月日: 2011-01-25
  • 外国
• [産業財産権] Peobe device and method ofcontrolling the same (2005)
  • 発明者名: Takkuya Matsumoto, Yoichi Otsuka, Yasuhisa Oaitoh, Tomoji Kawai
  • 権利者名: Osaka University
  • 出願年月日: 2005-02-25
  • 取得年月日: 2010-02-05
  • 外国