| 研究課題/領域番号 |
20K21121
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
早水 裕平 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (80443216)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 生体材料 / ペプチド / 自己組織化 / 自己組織化ペプチド / 結晶 / ラマン分光 / X線構造解析 / ペプチド結晶 / ドーピング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ペプチドの自己組織化構造は、生物学的な視点から長く研究されてきたが、近年では、アミノ酸２つからなるジペプチド結晶の電子材料としての電子伝導、プロトン伝導、発光、圧電特性などが研究されている。本研究は、ペプチドの新規設計と結晶化技術を組み合わせ、イオン・ドーピングによりペプチド結晶の電子物性制御技術を創製することを目的とする。ペプチドは化学合成が可能であり、高い自由度で様々なアミノ酸配列のペプチドを作製できる。その結晶構造の研究は近年発展が著しく、その電子材料としての利用も期待が持たれている。ペプチド結晶のエレクトロニクス応用に向け、電子物性を制御するための全く新しい技術を創出する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、ペプチドのアミノ酸数は４つに固定し、テトラペプチドのアミノ酸配列による結晶化機構の違いを検討した。結晶化プレートを用いた蒸気拡散法によるペプチド結晶化を行なった。水やアルコールを溶媒として得られた結晶の単結晶構造解析を行い、各ペプチドの結晶構造を得た。その結果、どのペプチドもアミド骨格が織りなす水素結合ネットワークを主としたベータシート状の構造を取ることが分かった。X線構造解析やラマン分光から配列に使用するアミノ酸の特性（疎水性、電荷性、芳香属性）などにより結晶の構造および金属イオンやハロゲン化物イオンとの相互作用に違いが見られた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまでアミノ酸などの低分子化合物によって検討されていた分子性結晶内の分子間相互作用が、本研究での発見によりペプチド結晶でも分子間相互作用の検討が可能であることがわかった。近年のジペプチドを用いた機能性結晶開発の進展に対して、本研究ではアミノ酸４つからなるテトラペプチドを用いて結晶化および物性評価をおこなったことにより、アミノ酸配列によって結晶成長のメカニズムに大きな違いが出るだけでなく、その結晶構造とそれに起因した光学特性や電子物性に大きな違いが見出されることが明らかとなった。機能性ペプチド結晶の創生に向けて基礎となる知見が得られたと考える。
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