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群論に基づく自己集合化・自己組織化パターン形成の分子流動シミュレーション

研究課題

研究課題/領域番号 24656126
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 流体工学
研究機関大阪大学

研究代表者

川野 聡恭  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (00250837)

研究分担者 土井 謙太郎  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (20378798)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2012年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード分子流体力学 / 自己組織化 / 自己集合化 / 対称性 / 群論 / 分子流動シミュレーション
研究概要

基板表面に形成される分子の自己組織化・自己集合化パターン形成のメカニズム解明に向けて,原子間力顕微鏡による分子像の観察と数理モデルの構築を行った.マイカやグラファイト表面においてDNA断片の自己集合化パターンが成長する過程を観察し,その時系列データの取得に成功した.基板表面と吸着分子の相互作用を考慮し,DNAを粗視化した分子動力学シミュレーションを行うとともに,さらに長時間の現象を再現するために反応拡散モデルを提案した.表面構造の対称性について,群の既約表現に対応する関数を反応項に考慮したシミュレーションを行った結果,パターン形成に対する表面構造の影響を考察するためのパラメータが見出された.

報告書

(3件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (30件) 備考 (7件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] Reaction-Diffusion Wave Model for Self-Assembled Network Formation of Poly(dA)・Poly(dT) DNA on Mica and HOPG Surfaces2014

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Doi, Yukihiro Toyokita, Shingo Akamatsu, and Satoyuki Kawano
    • 雑誌名

      Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering

      巻: 17 ページ: 661-677

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Self-Assembly of 50 bp Poly(dA)・Poly(dT) DNA on Highly Oriented Pyrolytic Graphite via Atomic Force Microscopy Observation and Molecular Dynamics Simulation2013

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Doi, Hiroshi Takeuchi, Ryosuke Nii, Shingo Akamatsu, Toshiya Kakizaki, and Satoyuki Kawano
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 139

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Self-Assembly of 50 bp poly(dA)・poly(dT) DNA on Highly Oriented Pyrolytic Graphite via Atomic Force Microscopy Observation and Molecular Dynamics Simulation2013

    • 著者名/発表者名
      Kentaro DOI, Hiroshi TAKEUCHI, Ryosuke NII, Shingo AKAMATSU, Toshiya KAKIZAKI, and Satoyuki KAWANO
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 139 号: 8

    • DOI

      10.1063/1.4818595

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a Microfabricated Device for Low-Voltage Electropermeabilization of Adherent Cells2013

    • 著者名/発表者名
      Kazumi HAKAMADA, Hirofumi SHINTAKU, Takeshi NAGATA, Hiroshi FUJIMOTO, Satoyuki KAWANO, and Jun MIYAKE
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 115 号: 3 ページ: 314-319

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2012.10.005

    • NAID

      110009596107

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Micro-Vibrating Flow Pumps using MEMS Technologies2012

    • 著者名/発表者名
      Osman Omran OSMAN, Hirofumi SHINTAKU, and Satoyuki KAWANO
    • 雑誌名

      Microfluidics and Nanofluidics

      巻: 13 号: 5 ページ: 703-713

    • DOI

      10.1007/s10404-012-0988-5

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dissociative Adsorption of H2 Molecules on Steric Graphene Surface: Ab Initio MD Study based on DFT2012

    • 著者名/発表者名
      Kentaro DOI, Ikumi ONISHI, and Satoyuki KAWANO
    • 雑誌名

      Computational and Theoretical Chemistry

      巻: 994 ページ: 54-64

    • DOI

      10.1016/j.comptc.2012.06.013

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reaction-Diffusion Wave Model for Self-Assembled Network Formation of Poly(dA)・Poly(dT) DNA on Mica and HOPG Surfaces2012

    • 著者名/発表者名
      Kentaro DOI, Yukihiro TOYOKITA, Shingo AKAMATSU, and Satoyuki KAWANO
    • 雑誌名

      Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering

      巻: iFirst article 号: 6 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1080/10255842.2012.723701

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Study of Electric Current in DNA Base Molecules Trapped between Nanogap Electrodes2012

    • 著者名/発表者名
      Kentaro DOI, Yuki NISHIOKA, and Satoyuki KAWANO
    • 雑誌名

      Computational and Theoretical Chemistry

      巻: 999 ページ: 203-214

    • DOI

      10.1016/j.comptc.2012.08.039

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 対称性を有する表面におけるパターン形成の反応拡散モデル2014

    • 著者名/発表者名
      土井謙太郎,新居良介,川野聡恭
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第89期定時総会講演会
    • 発表場所
      大阪府立大学中百舌鳥キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Dynamics and Self-Assembled Pattern Formation of Short DNA Fragments2013

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Doi, Ryosuke Nii, Hiroshi Takeuchi, and Satoyuki Kawano
    • 学会等名
      Tenth International Conference on Flow Dynamics
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Fractal Dimension of Self-Assembled 50 bp Poly(dA)・Poly(dT) DNA on HOPG Surface2013

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Nii, Hiroshi Takeuchi, Kentaro Doi, and Satoyuki Kawano
    • 学会等名
      The 15^<th> International Conference on Biomedical Engineering
    • 発表場所
      National University Singapore, Singapore
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Langevin Dynamics Simulation of Single-Stranded DNA Translocation through Nanopore in External Non-Uniform Electric Field2013

    • 著者名/発表者名
      Weixin Qian, Kentaro Doi, and Satoyuki Kawano
    • 学会等名
      The 15^<th> International Conference on Biomedical Engineering
    • 発表場所
      National University Singapore, Singapore
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] ナノ流路におけるDNAの電気泳動に関する粗視化分子動力学解析2013

    • 著者名/発表者名
      銭偉欣,森田介斗,土井謙太郎,川野聡恭
    • 学会等名
      日本機械学会2013年度年次大会
    • 発表場所
      岡山大学津島キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Poly(dA)・Poly(dT)DNA断片による自己集合化ネットワーク形成のダイナミクス2013

    • 著者名/発表者名
      土井謙太郎,新居良介,竹内博,松岡理人,川野聡恭
    • 学会等名
      日本機械学会第91期流体工学部門講演会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Fractal Dimension of Self-Assembled 50 bp Poly(dA)・Poly(dT) DNA on HOPG Surface2013

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke NII, Hiroshi TAKEUCHI, Kentaro DOI, and Satoyuki KAWANO
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Biomedical Engineering
    • 発表場所
      National University of Singapore, Singapore
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Langevin Dynamics Simulation of Single-Stranded DNA Translocation though Nanopore in External Non-Uniform Electric Field2013

    • 著者名/発表者名
      Weixin QIAN, Kentaro DOI, and Satoyuki KAWANO
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Biomedical Engineering
    • 発表場所
      National University of Singapore, Singapore
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Poly(dA)・Poly(dT)DNA断片による自己集合化ネットワーク形成のダイナミクス2013

    • 著者名/発表者名
      土井謙太郎,新居良介,竹内博,松岡理人,川野聡恭
    • 学会等名
      日本機械学会 第91期 流体工学部門講演会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Application of Reaction-Diffusion Wave to Self-Assembled Network Structures of DNA2012

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Doi, Yukihiro Toyokita, and Satoyuki Kawano
    • 学会等名
      The Proceedings of the 10^<th> International Symposium on Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Molecular Dynamics Simulations for DNA Deformations Affected by Nanopillars with Applied Electric Voltages2012

    • 著者名/発表者名
      Kaito Morita, Kentaro Doi, Sakon Rahong, Takeshi Yanagida, Tomoji Kawai, and Satoyuki Kawano
    • 学会等名
      The Proceedings of the 10^<th> International Symposium on Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Coarse-Grained Molecular Dynamics Simulations of Self-Assembled DNA on HOPG surfaces2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Takeuchi, Ryosuke Nii, Kentaro Doi, and Satoyuki Kawano
    • 学会等名
      The Proceedings of the 10^<th> International Symposium on Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] せん断力を受ける鎖状生体高分子の流動モデル2012

    • 著者名/発表者名
      上原聡司,土井謙太郎,川野聡恭
    • 学会等名
      日本機械学会2012年度年次大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 陽イオンに覆われたHOPG基板上でのDNA自己集合化に関する分子動力学解析2012

    • 著者名/発表者名
      新居良介,竹内博,土井謙太郎,川野聡恭
    • 学会等名
      日本機械学会2012年度年次大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 壁面近傍における単鎖DNA拡散現象の一分子イメージング2012

    • 著者名/発表者名
      上原聡司,川野聡恭
    • 学会等名
      日本機械学会第4回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      北九州国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Application of Reaction-Diffusion Wave to Self-Assembled Network Structures of DNA2012

    • 著者名/発表者名
      Kentaro DOI, Yukihiro TOYOKITA, and Satoyuki KAWANO
    • 学会等名
      The Proceedings of the 10th International Symposium on Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Molecular Dynamics Simulations for DNA Deformations Affected by Nanopillars with Applied Electric Voltages2012

    • 著者名/発表者名
      Kaito MORITA, Kentaro DOI, Sakon RAHONG, Takeshi YANAGIDA, Tomoji KAWAI, and Satoyuki KAWANO
    • 学会等名
      The Proceedings of the 10th International Symposium on Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Coarse-Grained Molecular Dynamics Simulations of Self-Assembled DNA Structures on HOPG surfaces2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi TAKEUCHI, Ryosuke NII, Kentaro DOI, and Satoyuki KAWANO
    • 学会等名
      The Proceedings of the 10th International Symposium on Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of Acoustic Resonator with Non-Uniform Thickness and Mechanical Property for Wide Frequency Range2012

    • 著者名/発表者名
      Takayuki KOBAYASHI, Kazuki ZUSHO, Hirofumi SHINTAKU, and Satoyuki KAWANO
    • 学会等名
      2012 ASME-ISPS/JSME-IIP Joint International Conference on Micromechatronics for Information and Precision Equipment
    • 発表場所
      Santa Clara, California, USA
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] リチウムイオンと極性溶媒分子の相互作用に関する粗視化モデルの構築および評価2012

    • 著者名/発表者名
      西山裕太,土井謙太郎,川野聡恭
    • 学会等名
      日本機械学会2012年度年次大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] ゲーティングナノポアデバイスによる単一バイオ分子の電気検出法の開発2012

    • 著者名/発表者名
      佐々木優太,大城敬人,川野聡恭,谷口正輝,川合知二
    • 学会等名
      応用物理学会2012年秋季第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 壁面近傍における単鎖DNA拡散現象の一分子イメージング2012

    • 著者名/発表者名
      上原聡司,川野聡恭
    • 学会等名
      日本機械学会 第4回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      北九州国際会議場
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] せん断流れ環境下で脂質二分子膜が示すマルチスケール構造不安定現象2012

    • 著者名/発表者名
      花崎逸雄,川野聡恭
    • 学会等名
      日本機械学会 第4回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      北九州国際会議場
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of Gating Nanopore towards Single-Bio-Molecule Electrical Identification2012

    • 著者名/発表者名
      Yuta SASAKI, Satoyuki KAWANO, Masateru TANIGUCHI, and Tomoji KAWAI
    • 学会等名
      Micro TAS OKINAWA 2012
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 流体中における生体分子の空間的拘束に関する分子動力学解析

    • 著者名/発表者名
      竹内宏和,花崎逸雄,川野聡恭
    • 学会等名
      関西学生会 学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      大阪工業大学大宮キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] ナノ細孔を通過するイオンのサイズ効果に関する分子動力学解析

    • 著者名/発表者名
      葛谷佳広,花崎逸雄,川野聡恭
    • 学会等名
      関西学生会 学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      大阪工業大学大宮キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 生体分子のせん断流れ場に対する応答の分子動力学解析

    • 著者名/発表者名
      園部蒼馬,花崎逸雄,川野聡恭
    • 学会等名
      関西学生会 学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      大阪工業大学大宮キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 流体中における生体分子の電気的拘束に関する分子動力学解析

    • 著者名/発表者名
      阪口季望矢,花崎逸雄,川野聡恭
    • 学会等名
      関西学生会 学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      大阪工業大学大宮キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 生体分子の拡散係数と分子種の影響に関する分子動力学解析

    • 著者名/発表者名
      橋田陽介,花崎逸雄,川野聡恭
    • 学会等名
      関西学生会 学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      大阪工業大学大宮キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 水溶液中のマイクロポアを介したイオン輸送の観察と理論解析

    • 著者名/発表者名
      深澤俊輔,土井謙太郎,川野聡恭
    • 学会等名
      関西学生会 学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      大阪工業大学大宮キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://bnf.me.es.osaka-u.ac.jp

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [備考] 大阪大学基礎工学研究科川野研究室

    • URL

      http://bnf.me.es.osaka-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 大阪大学研究者総覧/川野聡恭

    • URL

      http://www.dma.jim.osaka-u.ac.jp/view?l=ja&u=5013

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 大阪大学研究者総覧/土井謙太郎

    • URL

      http://www.dma.jim.osaka-u.ac.jp/view?l=ja&u=6476

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 大阪大学基礎工学研究科川野研究室

    • URL

      http://bnf.me.es.osaka-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] 大阪大学研究者総覧/川野聡恭

    • URL

      http://www.dma.jim.osaka-u.ac.jp/view?l=ja&u=5013

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] 大阪大学研究者総覧/土井謙太郎

    • URL

      http://www.dma.jim.osaka-u.ac.jp/view?l=ja&u=6476

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [産業財産権] 試料の固定化方法2012

    • 発明者名
      川野聡恭、土井謙太郎、新居良介、川合知二
    • 権利者名
      大阪大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2012-193566
    • 出願年月日
      2012-09-03
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [産業財産権] 高分子の伸長方法および高分子伸長装置2012

    • 発明者名
      川野聡恭、新宅博文、雪本直哉、上原聡司、谷口正輝、川合知二
    • 権利者名
      大阪大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2012-218223
    • 出願年月日
      2012-09-28
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [産業財産権] ポンプおよび送液方法2012

    • 発明者名
      川野聡恭、新宅博文、モサ オスマン オムラン オスマン、平田基徳
    • 権利者名
      大阪大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2012-247910
    • 出願年月日
      2012-11-09
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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