不対電子スピンとDNAの塩基配列による論理演算

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23655134
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機能物質化学
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 塩見 大輔 大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (40260799)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: 分子素子 / スピンラベル / ラジカル / DNA / ESR

研究概要

DNA の塩基配列を使って,安定ラジカルの不対電子を意図した通りの順番で並べ,ラジカルスピン同士の結合による合成スピンを論理演算の出力として用いることを考案した.分子配列の制御・磁気機能の発現について基礎的知見を得ることを目標にし,特定の塩基配列に結合するリガンド分子に安定ラジカルを導入したスピンラベル分子を合成し, DNA 中でのラジカルの配列構造を明らかにした.また,DNA 二重らせんのキラリティを活用したキラルスピン系での分子演算をめざして,磁気測定系に円偏光マイクロ波を導入するシステムを試作した

研究成果

• [雑誌論文] Pulsed Electron Spin Nutation Spectroscopy of Weakly Exchange-Coupled Biradicals: A General Theoretical Approach and Determination of the Spin Dipolar Interaction (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Ayabe, K. Sato, S. Nishida, T. Ise, S. Nakazawa, K. Sugisaki, Y. Morita, K. Toyota, D. Shiomi, M. Kitagawa, and T. Takui
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys 巻: 14 ページ: 9137-9148
  • DOI: DOI:10.1039/c2cp40778g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trinitroxide-Trioxytriphenylamine: Spin-State Conversion from Triradical Doublet to Diradical Cation Triplet by Oxidative Modulation of a pi-Conjugated System (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Suzuki, A. Nagata, M. Kuratsu, M. Kozaki, R. Tanaka, D. Shiomi, K. Sugisaki, K. Toyota, K. Sato, T. Takui, and K. Okada
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. Eng 巻: 51 ページ: 3193-3197
  • DOI: DOI:10.1002/anie.201107265
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Synthetic Two-Spin Quantum Bit: g-Engineered Exchange-Coupled Biradical Designed for Controlled-NOT Gate Operations (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Nakazawa, S. Nishida, T. Ise, T. Yoshino, N. Mori, R. D. Rahimi, K. Sato, Y. Morita, K. Toyota, D. Shiomi, M. Kitagawa, H. Hara, P. Carl, P. Hoefer, T. Takui
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. Eng 巻: 51 ページ: 9860-9864
  • DOI: DOI:10.1002/anie.201204489
  • 査読あり
• [雑誌論文] (Nitronyl Nitroxide)-Substituted Trioxytriphenylamine Radical Cation Tetrachlorogallate Salt: A 2p-Electron-Based Weak Ferromagnet Composed of a Triplet Diradical Cation (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kuratsu, S. Suzuki, M. Kozaki, D. Shiomi, K. Sato, T. Takui, T. Kanzawa, Y. Hosokoshi, X. Lan, Y. Miyazaki, A. Inaba, and K. Okada
  • 雑誌名: Chem. Asian J. 巻: 7 ページ: 1604-1609
  • DOI: DOI:10.1002/asia.201200084
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tandem Arrays of TEMPO and Nitronyl Nitroxide Radicals with Designed Arrangements on DNA (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Atsumi, K. Maekawa, S. Nakazawa, D. Shiomi, K. Sato, M. Kitagawa, T. Takui, and K. Nakatani
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 18 ページ: 178-183
  • DOI: DOI:10.1002/chem.201102693
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biradical Paradox Revisited Quantitatively: A Theoretical Model for Self-Associated Biradical Molecules as Antiferromagnetically Exchange Coupled Spin Chains in Solution (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanzaki, D. Shiomi, K. Sato, and T. Takui
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 116 ページ: 1053-1059
  • DOI: DOI:10.1021/jp211391x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intramolecular Hydrogen Bonding in Calix[4]arene-Based Nitroxide Monoradical and Biradical as Studied by CW-ESR and Pulse-ESR HYSCORE Spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Sawai, K. Sato, D. Shiomi, K. Toyota, Q. Wang, J.-S. Wang, Y. Li, G.-S. Wu, and T. Takui
  • 雑誌名: Appl. Magn. Reson 巻: 41 ページ: 337-352
  • DOI: DOI:10.1007/s00723-011-0269-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Magnetic Properties of Dimethylmethylenebis(iminonitroxide) Diradical (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Suzuki, N. Itoh, K. Furuichi, M. Kozaki, D. Shiomi, K. Sato, T. Takui, H. Ohi, S. Itoh, and K. Okada
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 40 ページ: 22-24
  • DOI: DOI:10.1246/cl.2011.22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin Enhancement by Grinding of Cu-TANC Coordination Polymer Crystals Showing d-p Interactions (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Tadokoro, M. Nakamura, T. Anai, T. Shinoda, A. Yamagata, Y. Kawabe, K. Sato, D. Shiomi, T. Takui, and K. Isoda
  • 雑誌名: ChemPhysChem 巻: 12 ページ: 2561-2564
  • DOI: DOI:10.1002/cphc.201100489
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solution-Stable Triple-Helicates of Quaterimidazole: Three-Dimensional Crystal Structures and Optical Resolution by Chiral-Column HPLC (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Yakiyama, T. Murata, T. Ise, D. Shiomi, K. Sato, T. Takui, K. Nakasuji and Y. Morita
  • 雑誌名: Euro J. Inorg. Chem 巻: 2011 ページ: 3438-3445
  • DOI: DOI:10.1002/ejic.201100488
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Enantiopair of Organic Ferromagnet Crystals Based on Helical Molecular Packing ofAchiral Organic Radicals" (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Shiomi, Y. Kanzaki, S. Okada, R. Arima, Y. Miyazaki, A. Inaba, R. Tanaka, K. Sato, and T. Takui
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett. 巻: 2 ページ: 3036-3039
  • DOI: DOI:10.1021/jz2014105
  • 査読あり
• [雑誌論文] ESR and 1H-,19F-ENDOR/TRIPLE Study of Fluorinated Diphenylnitroxides as Synthetic Bus Spin-Qubit Radicals with Client Qubits in Solution (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshino, S. Nishida, K. Sato, S. Nakazawa, R. Rahimi, K. Toyota, D. Shiomi, Y. Morita, M. Kitagawa, T. Takui
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett. 巻: 2 ページ: 449-453
  • DOI: DOI:10.1021/jz101650z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organic Polyanionic High-Spin Molecular Clusters: Topological-Symmetry Controlled Models for Organic Ferromagnetic Metals (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Nakazawa, K. Sato, D. Shiomi, M. Yano, T. Kinoshita, M. L. T. M. B. Franco, M. C. R. L. R. Lazana, M. C. B. L. Shohoji, The late K. Itohya and T. Takui
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys 巻: 13 ページ: 1424-1433
  • DOI: DOI:10.1039/c0cp00730g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ab initio and DFT Studies of the Spin-Orbit and Spin-Spin Contributions to the Zero-Field Splitting Tensors of Triplet Nitrenes with Aryl Scaffolds (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Sugisaki, K. Toyota, K. Sato, D. Shiomi, K. Kitagawa, T. Takui
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 13 ページ: 6939-6949.
  • DOI: DOI:10.1039/c0cp02809f
  • 査読あり
• [学会発表] 分子力学法及びpulse-ELDOR測定によるDNAスピンラベル系の構造決定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本悟
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学(滋賀県)
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] SQUID磁束計を用いた縦磁化検出法による円偏波ESR (2012)
  • 著者名/発表者名: 塩見大輔
  • 学会等名: 第51回電子スピンサイエンス学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道)
  • 年月日: 2012-11-01
• [学会発表] 分子力学法によるDNAスピンラベル系の構造推定とパルス電子-電子二重共鳴スペクトル同定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本悟
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学(神奈川県)
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] パルス電子-電子二重共鳴法及び分子力学法によるDNAスピンラベル系の構造決定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本悟
  • 学会等名: 第50回電子スピンサイエンス学会年会
  • 発表場所: 仙台国際センター(宮城県)
  • 年月日: 2011-11-18
• [学会発表] DNAナノ構造上における電子スピンアレイ (2011)
  • 著者名/発表者名: 厚見宙志
  • 学会等名: 第50回電子スピンサイエンス学会年会
  • 発表場所: 仙台国際センター(宮城県)
  • 年月日: 2011-11-16
• [学会発表] パルス電子-電子二重共鳴法及び分子力学法によるDNAスピンラベル系の構造と磁気的性質 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本悟
  • 学会等名: 第5回分子科学討論会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道)
  • 年月日: 2011-09-20