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2021 年度 実績報告書

高速AFMで可視化する外的刺激により誘起される多孔性結晶表面の構造ダイナミクス

公募研究

研究領域ソフトクリスタル:高秩序で柔軟な応答系の学理と光機能
研究課題/領域番号 20H04669
研究機関名古屋大学

研究代表者

内橋 貴之  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30326300)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワード高速原子間力顕微鏡 / ソフトクリスタル / ピラーアレーン / 低分子ゲル化剤
研究実績の概要

*多孔性結晶の高解像可視化技術の確立.
当初目的としていたMOF結晶はDMF中での観察が結晶の安定化のために必須であるが、DMF中ではMOF結晶表面に数nmスケールの汚染物質が付着していることが判明し、汚染物質を除去できないことからMOF結晶のAFM観察は断念した。そこで、水中でも結晶が安定なピラーアレーン結晶表面での測定を試み、いくつかの結晶で結晶格子像を得ることができ、さらにステップ端面での分子の脱離と再結合などの興味深いダイナミクスを観察できた(A01 生越Gとの共同研究)。
*高速AFMのソフトクリスタルへの応用
領域内外の研究グループとの共同研究により高速AFM技術を様々なソフトクリスタル材料に応用した。当初目的としていたMMF結晶表面での金微粒子の成長過程のリアルタイム観察については成功し、論文としてまとめた。領域内共同研究として、ポルフィリン誘導体による超分子螺旋集合体の形成と融解過程の観察 (A02 杉安Gとの共同研究)や有機分子により触媒される金微粒子の成長過程の観察(A01 楽Gとの共同研究)に成功した。また、低分子ゲル化剤として機能するUrea-C13のゲル化初期過程の高速AFM観察を行ったところ、Urea-C13はグラファイト基板で単分子鎖膜を速やかに形成したあとに、単分子鎖が数本集合した中間ファイバーを経て、さらに太いバンドルファイバーを形成することがわかった。太いバンドルファイバーがゲルの直接的な構成要素であり、平均速度0.05 nm/sで非常に遅い速度で伸長と停止を繰り返しながら成長することがわかった。また、この伸長と停止を伴う成長様式をファイバー端面への分子の結合とバンドルによる安定化によって説明できることが数理モデルにより明らかにした(A03 山中Gとの共同研究)。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Shape-selective one-step synthesis of branched gold nanoparticles on the crystal surface of redox-active PdII-macrocycles2022

    • 著者名/発表者名
      Yutaro Yamashita, Shohei Tashiro, Yoshiki Ishii,Takayuki Uchihashi, Nobuyuki Matsushita, Ryou Kubota, and Mitsuhiko Shionoya
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 51 ページ: 1318-1324

    • DOI

      10.1039/D1DT03973C

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Protein Needles Designed to Self-Assemble through Needle Tip Engineering2022

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Kikuchi, Tatsuya Fukuyama, Takayuki Uchihashi, Tadaomi Furuta, Yusuke T. Maeda, and Takafumi Ueno
    • 雑誌名

      Small

      巻: 18 ページ: 2106401

    • DOI

      10.1002/smll.202106401

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantitative Visualization of the Interaction between Complement Component C1 and Immunoglobulin G: The Effect of CH1 Domain Deletion2022

    • 著者名/発表者名
      Saeko Yanaka, Shigetaka Nishiguchi, Rina Yogo, Hiroki Watanabe, Jiana Shen, Hirokazu Yagi, Takayuki Uchihashi, and Koichi Kato
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences,

      巻: 23 ページ: 2090

    • DOI

      10.3390/ijms23042090

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] JRAB/MICAL-L2 undergoes liqu-liquid phase separation to form tubular recycling endosomes2021

    • 著者名/発表者名
      Ayuko Sakane, Taka-aki Yano, Takayuki Uchihashi, Kazuki Horikawa, Yusuke Hara, Issei Imoto, Shusaku Kurisu, Hiroshi Yamada, Kohji Takei and Takuya Sasaki
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 4 ページ: 551

    • DOI

      10.1038/s42003-021-02080-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reconstruction of Three-Dimensional Conformations of Bacterial ClpB from High-Speed Atomic-Force-Microscopy Images2021

    • 著者名/発表者名
      Bhaskar Dasgupta, Osamu Miyashita, Takayuki Uchihashi and Florence Tama
    • 雑誌名

      Frontiers in in Molecular Biosciences: Biological Modeling and Simulation

      巻: 8 ページ: 704274

    • DOI

      10.3389/fmolb.2021.704274

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tardigrade Secretory-Abundant Heat-Soluble Protein Has a Flexible β-Barrel Structure in Solution and Keeps This Structure in Dehydration2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuhisa Miyazawa, Satoru G. Itoh, Hiroki Watanabe, Takayuki Uchihashi, Saeko Yanaka, Maho Yagi-Utsumi, Koichi Kato, Kazuharu Arakawa, and Hisashi Okumura
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry B

      巻: 125 ページ: 9145_9154

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.1c04850.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deformation of microtubules regulates translocation dynamics of kinesin2021

    • 著者名/発表者名
      Syeda Ruvaiya Nasrin, Christian Ganser, Seiji Nishikawa, Arif MD. Rashedul Kabir, Kazuki Sada, Takefumi Yamashita, Mitsunori Keguchi, Takayuki Uchihashi, Henry Hess, and Akira Kakugo
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 7 ページ: eabf2211

    • DOI

      10.1126/sciadv.abf2211

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Desiccation-induced fibrous condensation of CAHS protein from an anhydrobiotic tardigrade2021

    • 著者名/発表者名
      Yagi-Utsumi Maho、Aoki Kazuhiro、Watanabe Hiroki、Song Chihong、Nishimura Seiji、Satoh Tadashi、Yanaka Saeko、Ganser Christian、Tanaka Sae、Schnapka Vincent、Goh Ean Wai、Furutani Yuji、Murata Kazuyoshi、Uchihashi Takayuki、Arakawa Kazuharu、Kato Koichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: 21328

    • DOI

      10.1038/s41598-021-00724-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Construction of ferritin hydrogels utilizing subunit_subunit interactions2021

    • 著者名/発表者名
      Masaru Yamanaka, Tsuyoshi Mashima, Michio Ogihara, Mei Okamoto, Takayuki Uchihashi, and Shun Hirota
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 16 ページ: e0259052

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0259052

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Molecular Origin of the Anomalous pH Effect in Blue Proteorhodopsin2021

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Sumikawa, Rei Abe-Yoshizumi, Takayuki Uchihashi, and Hideki Kandori
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 12 ページ: 12225-12229

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.1c03355

    • 査読あり
  • [学会発表] 高速原子間力顕微鏡で可視化する生体/人工分子の一分子ダイナミクス2022

    • 著者名/発表者名
      内橋貴之
    • 学会等名
      明治薬科大学大学院フロンティアシンポジウム: 生命への架け橋
    • 招待講演
  • [学会発表] 高速原子間力顕微鏡で撮影するタンパク質の機能動態2021

    • 著者名/発表者名
      内橋貴之
    • 学会等名
      第21回 日本蛋白質科学会年会: WS5. 高速分子動画:タンパク質の構造機能相関研究の最先端
    • 招待講演
  • [学会発表] 高速AFMによる高分子ゲル微粒子の構造物性動態イメージング2021

    • 著者名/発表者名
      内橋貴之
    • 学会等名
      第70回高分子討論会: S6. ソフトマテリアルイメージングの最前線
    • 招待講演
  • [図書] 図説 表面分析ハンドブック2021

    • 著者名/発表者名
      日本表面真空学会
    • 総ページ数
      576
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      978-4-254-20170-3

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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