2012 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Innovative Materials Engineering Based on Biological Diversity |
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| Project/Area Number |
24120005
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
細田 奈麻絵 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (50280954)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和田 健彦 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (20220957)
前田 浩孝 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20431538)
穂積 篤 独立行政法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (40357950)
浦田 千尋 独立行政法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (40612180)
重藤 暁津 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (70469758)
居城 邦治 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (90221762)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | ﾊﾞｲｵﾐﾒﾃｨｸｽ / エレクトロニクス実装 / 昆虫 / 生物模倣 / 表面 / 接合 / ＤＮＡ / ﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾞ皮膜 |
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| Research Abstract |
本研究では、生物のセブセルラー・サイズ構造の階層性に起因する動的特性を材料科学・分子科学の視点から解明し、実装技術への応用を目指している。
1)昆虫（ハムシ）の接着性剛毛の形状と生態関係の調査から、ハムシが気泡を利用して水中を歩行できることを世界で初めて発見した。また、気泡に対する剛毛の役割を明らかにし水中接着機構の開発に成功した。
2)毛状構造ならびに接合用の対向基板に用いる可能性のある材料（銅など）について，大気圧雰囲気で親水性 架橋分子層を形成するための表面処理プロセスを開発し，平面基板を用いて初期的な接合実験を行った．その結果に基づき，実際の毛状構造を接合するための装置を設計した。
3)（層状）ハイブリッド皮膜の作製手法の確立を目指し研究を実施した。無機酸化物の原料として、シリコンアルコキシドの他に、ジルコニウムのアルコキシド、構造規定剤として鎖長の異なるカルボン酸を用いて透明な前駆溶液を調製した。当該溶液をガラス基板上にスピンコートし、加熱処理することで透明性に優れた層状ハイブリッド皮膜を作製することに成功した。この層状ブリッド皮膜表面はアルカン（油）に対し、優れた滑落性と温度応答性を示すことが明らかとなった。
4)可逆的接合やセルフアライメント機能を有する新しいエレクトロニクス実装技術の基盤となるDNAハイブリダイゼーションに基づく微細結線達成を実現し得る新規人工核酸の設計と合成に取り組み、本経費で購入したカロリメーターも活用し、基盤上での相補的塩基対形成に基づくセルフアライメントに関する基礎的知見、さらには微細結線を実現し得る電導性官能基を導入した人工核酸モノマーユニットの合成と基礎的物性測定に成功した。また、DNAを鋳型にしたナノワイヤーの形成に向けて、金属ナノ粒子の集合制御、導電性ポリマーの鋳型重合、プラチナのナノ無電解メッキ等の基礎的な研究成果を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
毛状接着構造、ハイブリッド皮膜、DNA微細結線については順調に進展している。昆虫の接着性剛毛については当初の計画にはない水中における昆虫の歩行能力に関する新発見があり世界的に評価された。これにより全く新しい水中接着機構の可能性が開かれた。他方で微細接合装置の製作が設計変更のため遅れてるが、設計はすでに完了しており目処が立っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
毛状接着構造、ハイブリッド皮膜、DNA微細結線については当初通りに行うが、平成２４年度に研究代表が当新学術領域研究のもと水中における昆虫の接着機構の解明に成功し世界的に評価され、当接着機構を規範とした電子デバイスの実装技術の開発が緊急の課題になった。基板の表面微細加工の開発と実装技術への応用実験を行うことが必要になった。そのため新たに研究分担者として表面微細加工の手法について十分に熟知している研究者（北海道大学・松尾保孝准教授）を追加し、DNAの研究分担者（北海道大学・居城邦治教授）１名と入れ替えを行った。
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[Journal Article] Double Helices of a Pyridine-Appended Zinc Chlorophyll Derivative2013
Author(s)
Shinozaki, Yoshinao; Richards, Gary; Ogawa, Keizo; Yamano, Akihito; Ohara, Kazuaki; Yamaguchi, Kentaro; Kawano, Shin-ichiro; Tanaka, Kentaro; Araki, Yasuyuki; Wada,Takehiko; and Otsuki, Joe
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Journal Title
J. Am. Chem. Soc.
Volume: 135
Pages: 5262-5265
DOI
Peer Reviewed
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