二次元分子膜の局所変調による少数分子制御

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21350001
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 村越 敬 北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (40241301)
• 研究分担者: 池田 勝佳 北海道大学, 大学院・理学研究院, 准教授 (50321899) ; 保田 諭 北海道大学, 大学院・理学研究院, 講師 (90400639)
• キーワード: 微小ギャップ / 単一分子追跡 / 脂質二分子膜 / ナノゲート / フィルタ効果

研究概要

全量10^5分子程度の少量の脂質に分子膜中に数個程度含まれるターゲット分子を、そのサイズ、剛直性、電荷、カイラリティなどの性質に基づき高い精度にて分別分離する知見を得ることを目的とする。本年度は、幅100nmの間隙をもつ金属構造体を電子線リソグラフィーによりカバーガラス基板上に作製し、微小空間形状変化に対する分子拡散性変化を単一分子追跡法により評価することで、膜構造特異性と分子拡散性変調との相関性を定量的に議論した。単一分子追跡の結果、構造体のないControl領域で得られた軌跡は、自発展開方位に伸びた形状をとっており、ターゲット分子であるTR-DHPEが自発展開に沿って拡散した。また構造体の存在する領域で得た軌跡から、TR-DHPEが構造体によって拡散を妨げられながら、間隙を通過していることが明らかとなった。各構造体形状領域で得られた軌跡に対して、平均変位量(MD)解析を行った結果、各構造体領域における分子の移動速度を算出され、各構造体形状により、移動速度が大きく変化するのが示された。各領域で得られた分子移動速度に差異が見られたのは、構造体形状を変化させることで、間隙部付近に形成される拡散を阻害する膜構造変調ドメイン領域が変化したことを示唆している。
また、この移動速度と平均変位量解析(MSD)から得た拡散係数から、各領域にて分子に加わる力Fが算出可能である。各構造領域における一分子に加わる力Fは、およそ1fN程度のオーダーであり、各構造により差異があることが明らかとなった。これにより、各構造の間隙部での構造特異性発現に伴う分子分別に関わる力を見積もることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Dynamics of Gold Nanoparticle Assembly and Disassembly Induced by pH Oscillations (2012)
  • 著者名/発表者名: Nabika, Hideki ; Oikawa, Tetsuro ; Iwasaki, Keisuke ; Murakoshi, Kei ; Unoura, Kei
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry 巻: 116 ページ: 6153-6158
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of Adsorption Sites at the Gap of a Hetero-Metal Nano-Dimer at the Single Molecule Level (2011)
  • 著者名/発表者名: Mai Takase, Yasuhiro Sawai, Hideki Nabika, Kei Murakoshi
  • 雑誌名: Journal of Photochemistry and Photobiology A : Chemistry 巻: 221 ページ: 169-174
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphine Sulfides as an Anchor Unit for Single Molecule Junction (2011)
  • 著者名/発表者名: Aiko Fukazawa, Manabu Kiguchi, Satoshi Tange, Yasunori Ichihashi, Qiang Zhao, Takuya Takahashi, Tatsuya Konishi, Kei Murakoshi, Yuta Tsuji, Alekandar Staykov, Kazunari Yoshizawa, Shigehiro Yamaguchi
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 2 ページ: 174
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarization Characteristics of Surface-Enhanced Raman Scattering from a Small Number of Molecules at the Gap of a Metal Nano-Dimer (2011)
  • 著者名/発表者名: Fumika Nagasawa, Mai Takase, Hideki Nabika, Kei Murakoshi
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 47 ページ: 4514-4516
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of Dynamics and Molecular Distribution in a Self-Spreading Lipid Bilayer using Surface-Modified Metal Nanoarchitecture (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideki Nabika, Masahiro Oowada, Kei Murakoshi
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 13 ページ: 5561-5564
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acceleration of Photochromicring-Opening Reaction of Diarylethenederivatives by Excitation of Localized Surface Plasmon (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Tsuboi, Ryosuke Shimizu, Tatsuya Shoji, Noboru kitamura, Mai Takase, Kei Murakoshi
  • 雑誌名: Journal of Photochemistry and Photobiology A : Chemistry 巻: 221 ページ: 250-255
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of an Isolated Individual Single-walled Carbon Nanotube using Electrochemical STM (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Yasuda, K.Ikeda, L.Yu, K.Murakoshi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: (印刷中)(accepted)
  • 査読あり
• [学会発表] 局所光電場による固液界面での化学反応制御に向けて (2012)
  • 著者名/発表者名: 村越敬
  • 学会等名: 電気化学会第79回大会
  • 発表場所: アクトシティ浜松(静岡)(招待講演)
  • 年月日: 20120329-20120331
• [学会発表] Anisotropic Polarization of a Single Molecule at Metal Nanogap under Illumination (2011)
  • 著者名/発表者名: Murakoshi Kei
  • 学会等名: The Third Asian Spectroscopy Conference
  • 発表場所: Xiamen univ.(China)(招待講演)
  • 年月日: 20111128-20111201
• [学会発表] Depolarization Behavior of Raman Scattering Photons from a Gap of Metal Nanodimer (2011)
  • 著者名/発表者名: Murakoshi Kei, Nagasawa Fumika, Takase Mai, Nabika Hideki
  • 学会等名: X X V International Conference on Photochemistry ICP2011
  • 発表場所: Beijing univ.(China)(招待講演)
  • 年月日: 20110807-20110812
• [学会発表] Monitorine Plasmon-Assisted Photochemical Reaction at Metal Nanogap by Surface-Enhanced Raman Scattering (2011)
  • 著者名/発表者名: Murakoshi Kei
  • 学会等名: Seminaire SOLEIL
  • 発表場所: Soleil synchrotron (France)(招待講演)
  • 年月日: 2011-05-20