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本研究の目的は、ナノ構造とフォノン伝導性の関係を明らかにするための精密なナノ構造作製を、DNAをリガンドとして用いたナノ粒子の自己集合で確立することである。具体的には、配列設計をしたDNAをナノ粒子に修飾したDNA修飾ナノ粒子（DNA-NP）を、DNAハイブリダイゼーションによる結合で自己集合的に結晶化し、フォノニック結晶の前駆体となるナノ粒子超格子を作製する。DNAの塩基配列によりDNA-NP間の相互作用と結合を制御することができるため、様々な結晶構造を自由にデザインして作製することができ、精密なナノ構造作製法として適している。
申請時は、DNA修飾ナノ粒子超格子の結晶化において、マイクロサイズの大きな単結晶を作製することが技術的に困難であったため、多結晶体を作製し乾燥させて熱伝導測定を行う目的であった。しかしH28年度に、マイクロサイズで低欠損のDNA-NP超格子単結晶を作製することに成功したため、その後単結晶に拘って研究を進めた。H29年度にポリエチレングリコール（PEG）添加による枯渇凝集効果で単結晶サイズを向上させられることを発見し、H30年度は更に詳細な結晶化溶媒組成と最適な結晶化温度の検討を行った。その結果、単結晶成長に最適なDNA-NP濃度、PEG分子量と濃度、一価及び二価のイオン濃度、結晶化温度条件を見出すことに成功した。またH29年度に初めて成功した対称性を維持したままDNA-NP超格子単結晶を乾燥させる課題に関しては、本年度は更に様々な条件と乾燥後の結晶性を精査し、DNA-NP超格子中のナノ粒子体積率と乾燥に伴う歪の関係を明らかにすることに成功した。また、作製後のDNA修飾ナノ粒子超格子が、電子線照射によりナノ粒子表面のみが融解して融合し、串団子状の構造になる現象も発見した。
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