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2018 年度 実績報告書

DNA導電メカニズム解明に向けた塩基配列と電子状態の関係解明のための理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K05666
研究機関城西大学

研究代表者

寺前 裕之  城西大学, 理学部, 教授 (10383176)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード結晶軌道法 / ポリディヌクレオチド / 電子状態 / 電気伝導性 / 価電子帯 / 伝導帯 / ポリモノヌクレオチド / らせん構造
研究実績の概要

前年度までに行ったポリモノヌクレオチドの電子状態に加えて、ポリディヌクレオチドを加えて総合的にDNAモデルとしてのポリマーの電子状態について計算を行い、これらのポリマーの電気伝導性発現機構について考察した。最も簡単なB型DNAモデルとしてのポリモノヌクレオチド、poly-(dG)poly-(dC)およびpoly-(dA)poly(dT)ポリマー、並びにポリディヌクレオチド、poly-(dG-C)poly(dG-C)、poly-(dA-G)poly(dC-T)、(dA-C)poly(dG-T)、(dA-T)poly(dA-T)、の計6種類について電子状態計算を行ってバンド構造の解析を行った。ここでGはグリシン、Cはシトシン、Aはアデニン、Tはチミン塩基から派生するユニットを示している。
バンドギャップは有機半導体として良く知られているポリアセチレンなどに比べても小さな値となっており、この結果から電気伝導性が発現する可能性が高い事が示唆される。
価電子帯の上端については、グアニン・シトシン対が多く含まれているほど大きな値を持つ。従ってホールはグアニン・シトシン対が多く含まれるほど生成しやすいと考えられる。一方、ホールの動きやすさを示す有効質量を計算してみるとアデニン・チミン対が多いほど小さな値となっており、ホールの移動度については、アデニン・チミン対が多い方が有利となる。伝導体下端については価電子帯上端のような規則性は見られないが、これについては基底関数が不十分である可能性が高いと思われる。なお伝導帯下端は非常に小さな値となっておりホールだけでなくエレクトロン伝導の可能性も考えられる。
以上のように、DNAにおける電気伝導性発現が理論的にも強く示唆される結果となった。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Ab initio electronic structure calculation of polymononucleotide, a model of B-type DNA2018

    • 著者名/発表者名
      Teramae Hiroyuki、Aoki Yuriko
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 2040 ページ: 020013

    • DOI

      https://doi.org/10.1063/1.5079055

    • 査読あり
  • [雑誌論文] DNAの電子状態計算2018

    • 著者名/発表者名
      寺前 裕之, 青木 百合子
    • 雑誌名

      J. Comp. Chem. Jpn.

      巻: 16 ページ: 157-159

    • 査読あり
  • [雑誌論文] フェルラ酸のフリーラジカル消去能に関する理論的研究2018

    • 著者名/発表者名
      寺前 裕之, 玄 美燕, 山下 司, 高山 淳, 岡﨑 真理, 坂本 武史
    • 雑誌名

      J. Comp. Chem. Jpn.

      巻: 17 ページ: 150-152

  • [雑誌論文] Practical Training in Simple Huckel Theory: Matrix Diagonalization for Highly Symmetric Molecules and Visualization of Molecular Orbitals2018

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Nagaoka, Tatsunobu Kokubo, Hiroyuki Teramae, Umpei Nagashima
    • 雑誌名

      J. Chem. Educ.

      巻: 95 ページ: 1579-1586

  • [学会発表] Ab Initio Electronic Structure Calculation of Polymononucleotide, a Model of B-type DNA2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Teramae, Yuriko Aoki
    • 学会等名
      ICCMSE2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] フェルラ酸のフリーラジカル消去能に関する理論的研究2018

    • 著者名/発表者名
      寺前裕之,玄美燕, 山下司, 高山淳, 岡﨑真理, 坂本武史
    • 学会等名
      日本コンピュータ化学会
  • [学会発表] Ab Initio Calculation of Polymononucleotide, a Model of B-type DNA2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Teramae, Yuriko Aoki
    • 学会等名
      French-Japanese Workshop on Computational Methods in Chemistry
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ab Initio Study of Polymononucleotide as a Model of B-type DNA2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Teramae, Yuriko Aoki
    • 学会等名
      ICQC2018
    • 国際学会
  • [学会発表] モデルDNAのHartree-Fock計算(2)2018

    • 著者名/発表者名
      寺前裕之、青木百合子
    • 学会等名
      分子科学討論会
  • [学会発表] フェルラ酸の抗酸化作用の置換基効果に関する理論的研究2018

    • 著者名/発表者名
      寺前裕之,玄美燕, 山下司, 高山淳, 岡﨑真理, 坂本武史
    • 学会等名
      ケモインフォマティクス討論会
  • [学会発表] 結晶軌道法によるモデルDNAの電子状態計算2018

    • 著者名/発表者名
      寺前裕之
    • 学会等名
      琉球大学計算科学シンポジウム
    • 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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