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2010 年度 実績報告書

新機能マルチ走査プローブによる神経細胞網および類似人工無機構造の並列信号伝達解析

研究課題

研究課題/領域番号 22241030
研究機関独立行政法人物質・材料研究機構

研究代表者

中山 知信  独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA主任研究者 (30354343)

研究分担者 新ヶ谷 義隆  独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA研究者 (40354344)
久保 理  独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA研究者 (70370301)
富本 博之  独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, NIMSポスドク研究員 (50515913)
徐 建〓  独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, NIMSポスドク研究員 (40534798)
キーワード多探針走査マルチプローブ顕微鏡 / 神経細胞計測技術 / 神経細胞模倣人工無機構造 / 単分子識別検出ナノプローブ / 増強ラマン散乱分光 / カーボンナノホーン凝集体 / チューニングフォークセンサ / イオン伝導計測
研究概要

本研究では、我々が保有する多探針走査プローブ顕微鏡技術と高機能ナノプローブ技術を駆使して神経細胞網の刺激と応答、すなわち信号伝達を計測する手法の確立と、神経細胞網を模倣した人工無機構造の構築を目指している。平成22年度は、研究の遂行に必要不可欠な装置の導入に加え、以下に述べる成果を得た。本研究の基幹技術である多探針走査プローブ顕微鏡(MSPM)において、二つの大きな発展があった。MSPMでは探針数が4本以上になると探針相互の位置関係の把握と調整が非常に困難となる。我々は、この問題を解決するためにMSPMの新しい動作モードと線用ソフトウェアを開発し、その実効性を確認した。また、従来のMSPMでは各探針が走査トンネル顕微鏡と等価な機能を実現していたが、本研究で取り扱う細胞試料やソフトマテリアル用に原子間力顕微鏡(AFM)と等価な機能を4本の探針に与えたい。そのため、チューニングフォークタイプのセンサを利用して、MSPMに最適な形のプローブを開発し、大気中や真空中のみならず液中においても安定なAFM動作を確認した。また、10^<13>-10^<14>ものラマン散乱増強度を実現する単分子識別検出プローブの作製プロセスに介在する極微量の金属不純物に依存して達成できる増強度が大きく変化する事を見出し、作製プロセスの改善を行った。イオン伝導計測用のCNTナノプローブを用いた神経細胞計測実験では、さらなるノイズ対策が必要である。神経細胞模倣の人工無機構造に関連して、オクチチオフェン分子による自己組織構造形成過程や、その形状が神経細胞の樹状突起と類似するカーボンナノホーン凝集体の特性を調査した。カーボンナノホーン凝集体が、可逆・非可逆な変形を伴う興味深い電気特性変化を示すことを新たに発見したので、これを利用したネットワーク状の伝導構造を構築する研究に着手した。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Scanning tunneling microscopy and spectroscopy of electron-irradiated thin films of C60 molecules2011

    • 著者名/発表者名
      中谷真人、青野正和、中山知信
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 49 ページ: 1829-1833

    • 査読あり
  • [雑誌論文] What is inside carbon nanohorn aggregates?2011

    • 著者名/発表者名
      Jianxun Xu、富本博之、中山知信
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 49 ページ: 2074-2078

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanoscale Control of Reversible Chemical Reaction between Fullerene C60 Molecules Using Scanning Tunneling Microscope2011

    • 著者名/発表者名
      中谷真人、桑原裕司、青野正和、中山知信
    • 雑誌名

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology

      巻: 11 ページ: 2829-2835

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Angled-long-tip tuning fork probes for atomic force microscopy in various environments2011

    • 著者名/発表者名
      樋口誠司、倉持宏美、久保理、桝田真太郎、新ヶ谷義隆、青野正和、中山知信
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 82 ページ: 043701(1-6)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Initial Stage of Adsorption of Octithiophene Molecules on Cu(111)2011

    • 著者名/発表者名
      角館俊行、塚本茂、中谷真人、中山知信
    • 雑誌名

      Surface Science

      巻: 605 ページ: 1021-1026

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Irreversible and Reversible Structural Deformation and Electromechanical Behavior of Carbon Nanohorns Probed by Conductive AFM2011

    • 著者名/発表者名
      Jianxun Xu, 新ヶ谷義隆、富本博之、久保理、中山知信
    • 雑誌名

      Small

      巻: 7 ページ: 1169-1174

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiple-scanning-tunneling microscope with positional recognition function2010

    • 著者名/発表者名
      樋口誠司、倉持宏美、Oliver Laurent、小松原隆、町田真一、青野正和、大堀謙一、中山知信
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 81 ページ: 073706(1-5)

    • 査読あり
  • [学会発表] Bioelectrical measurements by nanoscale probes2011

    • 著者名/発表者名
      富本博之、倉持宏美、陳国平、青野正和、中山知信
    • 学会等名
      MANA International Symposium 2011
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県)
    • 年月日
      20110302-20110304
  • [学会発表] Adsorption of oligothiophenes on Cu(111) : Formation of 1D molecular chains and films2011

    • 著者名/発表者名
      角館俊行、塚本茂、中谷真人、中山知信
    • 学会等名
      MANA International Symposium 2011
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県)
    • 年月日
      20110302-20110304
  • [学会発表] Controlled unbound and bound states of C_60 molecules for single-molecule-level ultradense data storage2011

    • 著者名/発表者名
      中山知信、中谷真人、青野正和
    • 学会等名
      Molecular Materials Meeting (M3)
    • 発表場所
      Matrix Building at Biopolis(シンガポール)(招待講演)
    • 年月日
      20110110-20110111
  • [学会発表] Single-molecule-level and multistate bit operation using controlled chemical reaction between C_<60> molecules2010

    • 著者名/発表者名
      中山知信、中谷真人、青野正和
    • 学会等名
      The 9^<th> Japan-France Workshop on Nanomaterials
    • 発表場所
      CEMES, CNRS, Toulouse,(フランス)(招待講演)
    • 年月日
      20101124-20101126
  • [学会発表] Nanoprobe sensor for single molecule detection with high spatiotemporal resolution2010

    • 著者名/発表者名
      新ヶ谷義隆、青野正和、中山知信
    • 学会等名
      The 9^<th> Japan-France Workshop on Nanomaterials
    • 発表場所
      CEMES, CNRS, Toulouse,(フランス)
    • 年月日
      20101124-20101126
  • [学会発表] Toward the Single-molecule-level Ultradense Data Storage and Related R&D2010

    • 著者名/発表者名
      中山知信、中谷真人、青野正和
    • 学会等名
      The IMRE Seminar
    • 発表場所
      IMRE,(シンガポール)(招待講演)
    • 年月日
      2010-09-03
  • [図書] OHM、97巻、ヘッドラインレビュー2010

    • 著者名/発表者名
      中山知信、中谷真人、青野正和
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      究極のナノテクノロジーが生み出す超高密度情報蓄積の基幹技術

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公開日: 2012-07-19  

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