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3次元フォースマッピング法による生体分子の揺らぎ計測

研究課題

研究課題/領域番号 26600101
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関京都大学

研究代表者

山田 啓文  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40283626)

連携研究者 小林 圭  京都大学, 白眉センター, 特定准教授 (40335211)
平田 芳樹  産業技術総合研究所, 健康工学研究部門, 主任研究員 (10357858)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード走査プローブ顕微鏡 / 3次元フォースマッピング技術 / 3次元フォースマッピング技術
研究成果の概要

周波数変調原子間力顕微鏡に基づく3次元フォースマッピング法を用いて、柔構造をもつ生体分子の高分解能イメージングを確立するとともに、生体分子周囲の相互作用力場および分子揺らぎの直接計測を実現した。具体的には、液中フォースマッピング法を改善し、高感度・高速化するとともに、定量的な相互作用力計測を実現し、試料揺らぎを反映する散逸エネルギーの測定を高速化した。また散逸解析において重要となる固液界面における散逸信号と減衰の関係を明らかにした。これらの計測・解析法の改善により、生体分子周囲における水和構造、散逸エネルギーさらには分子揺らぎを可視化することに成功し、分子の緩和時間を推定することができた。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (37件) (うち国際学会 8件、 招待講演 6件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Aalto University(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Visualization of trapped charges being ejected from organic thin-film transistor channels by Kelvin-probe force microscopy during gate voltage sweeps2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamagishi, K. Kobayashi, K. Noda, H. Yamada
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 108 号: 9 ページ: 093302-093302

    • DOI

      10.1063/1.4943140

    • NAID

      120005844268

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular-scale quantitative charge density measurement of biological molecule by frequency modulation atomic force microscopy in aqueous solutions2015

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Umeda, Kei Kobayashi, Noriaki Oyabu, Kazumi Matsushige, and Hirofumi Yamada
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 26 号: 28 ページ: 285103-285103

    • DOI

      10.1088/0957-4484/26/28/285103

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local impedance measurement of an electrode/single-pentacene-grain interface by frequency-modulation scanning impedance microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura, K. Kobayashi, and H. Yamada
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 118 号: 5 ページ: 055501-055501

    • DOI

      10.1063/1.4927921

    • NAID

      120005844267

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Atom-Resolved Analysis of an Ionic KBr(001) Crystal Surface Covered with a Thin Water Layer by Frequency Modulation Atomic Force Microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      T. Arai, M.i Koshioka, K. Abe, M. Tomitori , R. Kokawa, M. Ohta, H. Yamada, K. Kobayashi, and N. Oyabu
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 31 号: 13 ページ: 3876-3883

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.5b00087

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Practical aspects of Kelvin-probe force microscopy at solid/liquid interfaces in various liquid media2014

    • 著者名/発表者名
      K. Umeda, K. Kobayashi, N. Oyabu, Y. Hirata, K. Matsushige, and H. Yamada
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 116 号: 13 ページ: 134307-134307

    • DOI

      10.1063/1.4896881

    • NAID

      120005496652

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Direct Observation of the Influence of Additives on Calcite Hydration by Frequency Modulation Atomic Force Microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Araki, K. Tsukamoto, R. Takagi, T. Miyashita, N. Oyabu, K. Kobayashi, and H. Yamada
    • 雑誌名

      Crystal growth & design

      巻: 14 号: 12 ページ: 6254-6260

    • DOI

      10.1021/cg500891j

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Accurate formula for dissipative interaction in frequency modulation atomic force microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      K. Suzuki, K. Kobayashi, A. Labuda, K. Matsushige and H. Yamada
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 105 号: 23 ページ: 233105-233105

    • DOI

      10.1063/1.4903484

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 液中 FM-AFMによる plasmid DNA のナノスケール水和構造計測2016

    • 著者名/発表者名
      木南 裕陽, 小林 圭, 山田 啓文
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 液中FM-AFMによるDNAオリガミにおけるcrossover構造評価 (2)2016

    • 著者名/発表者名
      黄 雲飛, 馬 志鵬, 木南 裕陽, 小林 圭, 山田 啓文, 田畑 修
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 3D-FM-AFMを用いた固液界面における局所水和構造と表面原子構造との相関に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      梅田 健一, 小林 圭, 山田 啓文
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 生体分子近傍の水和構造・電荷分布の可視化 ーFM-AFMフォースマッピング法の新たな展開ー2015

    • 著者名/発表者名
      山田 啓文, 小林 圭
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会走査型プローブ顕微鏡分科会「SPMによる高速走査の可能性と応用」
    • 発表場所
      越後湯沢
    • 年月日
      2015-12-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Molecular-Scale Investigations of Solid-Liquid Interfaces by Frequency Modulation Atomic Force Microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada
    • 学会等名
      10th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices’ 15 (ALC’ 15)(
    • 発表場所
      Matsue, Japan
    • 年月日
      2015-10-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3次元フォースマッピングによるSteptavidin 2次元結晶の水和構造観察2015

    • 著者名/発表者名
      宮本 眞之, 木南 裕陽, 小林 圭, 山田 啓文
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] B-Z 転移を含む DNA の液中 FM-AFM 高分解能観察2015

    • 著者名/発表者名
      木南 裕陽, 小林 圭, 山田 啓文
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 液中 FM-AFM による DNA オリガミにおける crossover 構造評価2015

    • 著者名/発表者名
      黄 雲飛, 馬 志鵬, 木南 裕陽, 小林 圭, 山田 啓文, 田畑 修
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Molecular-scale analysis of hydration structures on heterogeneous surfaces by three-dimensional force mapping2015

    • 著者名/発表者名
      K. Umeda, K. Kobayashi, H. Yamada
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy
    • 発表場所
      Cassis, France
    • 年月日
      2015-09-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Intramolecular structure imaging and orientation manipulation ofendohedral metallofullerenes using room-temperature FM-AFM2015

    • 著者名/発表者名
      K. Kobayashi, A. Noda, T. Yamashita, and H. Yamada
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy
    • 発表場所
      Cassis, France
    • 年月日
      2015-09-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular-scale visualization of different DNA conformations by using FM-AFM2015

    • 著者名/発表者名
      H. Kominami, K. Kobayashi, H. Yamada
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy
    • 発表場所
      Cassis, France
    • 年月日
      2015-09-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular-scale visualization of hydration structures at solid-liquid interfaces by frequency modulation atomic force microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Application of Nano-Geosciences in Petroleum Engineering
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2015-09-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular-scale Visualization of Solid-Liquid Interfaces by Frequency Modulation Atomic Force Microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada
    • 学会等名
      NIMS Conference 2015
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2015-07-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Relationship between surface structures/charges and local hydration structures studied by 3D liquid- FM-AFM2015

    • 著者名/発表者名
      K. Umeda, K. Kobayashi and H. Yamada
    • 学会等名
      International Scanning Probe Microscopy Conference (ISPM2015)
    • 発表場所
      Rio De Janeiro, Brazil
    • 年月日
      2015-06-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visualization of biomolecules-solution interfaces by frequency modulation AFM and 3D force mapping2015

    • 著者名/発表者名
      H. Kominami, K. Kobayashi and H. Yamada
    • 学会等名
      International Scanning Probe Microscopy Conference (ISPM2015)
    • 発表場所
      Rio De Janeiro, Brazil
    • 年月日
      2015-06-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マイカ基板上に形成されるStreptavidin 2次元結晶の液中FM-AFM高分解能構造観察2015

    • 著者名/発表者名
      崔 子鵬、宮本 眞之、木南 裕陽、小林 圭、平田 芳樹、山田 啓文
    • 学会等名
      第62回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学, 神奈川
    • 年月日
      2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] FM-AFMによる界面活性剤分子集合体構造の形成過程評価 (3)2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木 一博、小林 圭、山田 啓文
    • 学会等名
      第62回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学, 神奈川
    • 年月日
      2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 液中動作FM-AFMを用いたイオン液体の局所溶媒和構造と表面構造/電荷との相関に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      梅田 健一、小林 圭、山田 啓文
    • 学会等名
      第62回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学, 神奈川
    • 年月日
      2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 液中FM-AFMによる免疫グロブリンM(IgM)の抗原結合評価2015

    • 著者名/発表者名
      黄 雲飛、木南 裕陽、小林 圭、山田 啓文
    • 学会等名
      第62回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学, 神奈川
    • 年月日
      2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] FM-AFMおよび3次元フォースマッピング法による生体分子-溶液界面構造の可視化2015

    • 著者名/発表者名
      山田 啓文、小林 圭
    • 学会等名
      第62回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学, 神奈川
    • 年月日
      2015-03-12
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 液中FM-AFMによる左巻きDNAの高分解能観察2015

    • 著者名/発表者名
      木南 裕陽、小林 圭、山田 啓文
    • 学会等名
      第62回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学, 神奈川
    • 年月日
      2015-03-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] FM-AFMによるStreptavidin 2次元結晶の液中高分解能観察2015

    • 著者名/発表者名
      宮本 眞之、木南 裕陽、崔 子鵬、小林 圭、山田 啓文
    • 学会等名
      第62回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学, 神奈川
    • 年月日
      2015-03-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Molecular-scale visualization of self-assembly of biomolecules by frequency modulation atomic force microscopy in liquids2015

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada
    • 学会等名
      The XVII Linz Winter Workshop 2015
    • 発表場所
      Linz, Austria
    • 年月日
      2015-01-31 – 2015-02-02
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular-scale visualization of DNA strands with non-B DNA conformations using FM-AFM in liquids2014

    • 著者名/発表者名
      H. Kominami, K. Kobayashi, H. Yamada
    • 学会等名
      22nd International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
    • 発表場所
      Atagawa, Japan
    • 年月日
      2014-12-11 – 2014-12-13
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] High-resolution Imaging of IgM Antibody Molecules by FM-AFM in Aqueous Solutions2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Huang, H. Kominami, K. Kobayashi and H. Yamada
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Surface Science
    • 発表場所
      Matsue, Japan
    • 年月日
      2014-11-03 – 2014-11-07
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Molecular-scale Visualization of Self-Assembled Structures of Biomolecules Using FM-AFM in Liquids2014

    • 著者名/発表者名
      H. Kominami, K. Kobayashi and H. Yamada
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Surface Science
    • 発表場所
      Matsue, Japan
    • 年月日
      2014-11-03 – 2014-11-07
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Relationship between surface structures/charges and local hydration structures studied by FM-AFM in liquids2014

    • 著者名/発表者名
      K. Umeda, K. Kobayashi and H. Yamada
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Surface Science
    • 発表場所
      Matsue, Japan
    • 年月日
      2014-11-03 – 2014-11-07
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 液中動作 FM-AFM による真核生物 DNA 複製の初期過程イメージング2014

    • 著者名/発表者名
      木南 裕陽, 日詰 光治, 荒木 弘之, 小林 圭, 山田 啓文
    • 学会等名
      第75回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      北海道大学, 札幌
    • 年月日
      2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 液中動作 FM-AFM による IgG 抗体分子 6 量体形成の抗体種依存性2014

    • 著者名/発表者名
      木南 裕陽, 井戸 慎一郎, 小林 圭, 山田 啓文
    • 学会等名
      第75回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      北海道大学, 札幌
    • 年月日
      2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 液中FM-AFMによる免疫グロブリンM(IgM)構造評価2014

    • 著者名/発表者名
      黄 雲飛, 木南 裕陽, 小林 圭, 山田 啓文
    • 学会等名
      第75回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      北海道大学, 札幌
    • 年月日
      2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Avidin-biotin 相互作用のFM-AFM フォースマップ評価2014

    • 著者名/発表者名
      李 文尭, 鈴木 一博, 小林 圭, 山田 啓文
    • 学会等名
      第75回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      北海道大学, 札幌
    • 年月日
      2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 液中動作FM-AFMを用いた局所水和構造と表面構造/電荷の相関に関する研究(2)2014

    • 著者名/発表者名
      梅田 健一, 小林 圭, 山田 啓文
    • 学会等名
      第75回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      北海道大学, 札幌
    • 年月日
      2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] バイオセンシングに向けた機能性タンパク質のFM-AFM構造観察2014

    • 著者名/発表者名
      崔 子鵬, 木南 裕陽, 小林 圭, 平田 芳樹, 山田 啓文
    • 学会等名
      第75回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      北海道大学, 札幌
    • 年月日
      2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Relationship between local hydration structures and surface structures/charges studied by liquid-FM-AFM2014

    • 著者名/発表者名
      K. Umeda, K. Kobayashi, H. Yamada
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2014-08-04 – 2014-08-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Molecular-scale Investigation of Antigen Binding to IgG Antibody Self-Assembly Using Frequency-Modulation AFM in Liquids2014

    • 著者名/発表者名
      H. Kominami, S. Ido, K. Kobayashi, H. Yamada
    • 学会等名
      International Conference on Nanoscience and Technology
    • 発表場所
      Colorado, USA
    • 年月日
      2014-07-20 – 2014-07-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Molecular-scale Investigations of Solid-Liquid Interfaces by both FM-AFM and 3-Dimensional Force Mapping Method2014

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada
    • 学会等名
      XXI International Summer School “Nicolas Cabrera”
    • 発表場所
      Madrid, Spain
    • 年月日
      2014-07-14 – 2014-07-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular-scale visualization of biomolecules and their biochemical functions by frequency modulation atomic force microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada, H. Kominami, K. Umeda, H. Suzuki, K. Kobayashi
    • 学会等名
      5th Multifrequency AFM Conference
    • 発表場所
      Madrid, Spain
    • 年月日
      2014-06-16 – 2014-06-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 京都大学工学研究科電子材料物性研究室

    • URL

      http://piezo.kuee.kyoto-u.ac.jp/d/jp

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2017-05-10  

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