光の放射圧を利用したナノアクチュエーターの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13305018
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 三澤 弘明 徳島大学, 工学研究科, 教授 (30253230)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山口 央 サテライト・ベンチャー・ビジネス・ラボラトリー, 非常勤研究員 ; 松尾 繁樹 徳島大学, 工学部, 助手 (20294720) ; JUODKAZIS Saulius 徳島大学, 工学研究科, 助手 (80332823) ; VYGANTAS Mizeikis サテライト・ベンチャー・ビジネス・ラボラトリー, 非常勤研究員 ; ANDRIUS Marcinkevicius サテライト・ベンチャー・ビジネス・ラボラトリー, 非常勤研究員
• Keywords: ナノマシン / ナノアクチュエーター / 光マニピュレーション / DNA / 金コロイド / 表面プラズモン共鳴

Research Abstract

本申請研究ではDNA鎖の物性物理を明らかとするとともに,DNA鎖を用いたナノアクチュエーター開発を目指している。今年度は特に,光の放射圧を利用したDNA鎖伸縮挙動測定システムの開発を行った。
(1)金コロイド修飾DNA分子の合成および基板への固定化手法の確立
光の放射圧を駆動力としてDNA鎖を伸縮させるためには,基板上へ固定化したDNA鎖の末端に金コロイドを修飾する必要がある。金コロイドおよび金薄膜に対するDNA分子の接着はビオチン/アビジンの抗原抗体反応,およびチオール基を利用した化学結合により行った。原子間力顕微鏡(AFM)および表面プラズモン共鳴(SPR)分光法により金薄膜上における金コロイド修飾DNA分子の固定化を確認した。
(2)光の放射圧によるDNA伸縮操作システムの開発
Nd : YAGレーザーと光学顕微鏡からなる光マニピュレーション装置を用いたDNA伸縮操作システムを開発した。確認のために水溶液中でλDNAのマニピュレーション操作を行ったところ,光を用いてDNA分子を捕捉,運動操作可能であることを見出した。
(3)SPR測定システムの開発
金薄膜-金コロイド間の距離を光によって制御し,それぞれにおけるSPR信号を検出する。He-Neおよびハロゲンランプを光源としたSPR測定システムを開発し,金薄膜上に固定化した金コロイド修飾DNA分子の挙動を観察したところ,一本鎖と二本鎖のDNA分子ではSPR信号に顕著な差が現れることを確認し,鎖状態によってDNA分子の物性(長さや弾性)に違いが生じることが示唆された。DNA分子の二本鎖形成反応がナノアクチュエーターの駆動力として有効であると考えられるため,一本鎖,二本鎖状態での詳細な物性評価を次年度行う予定である。

Research Products

• [Publications] A.Marcinkevicius et al.: "Application of Bessel Beams for Microfabrication of Dielectrics by Femtosecond Laser"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. L1197-L1199 (2001)
• [Publications] M.Misa et al.: "Femtosecond two-photon Stereo-lithography"Appl. Phys. A. 73. 561-566 (2001)
• [Publications] S.Juodkazis et al.: "Photo-electrochemical Deposition of Platinum on TiO2 with Resolution of Twenty Nanometers using a Mask Elaborated with Electron-Beam Lithography"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. 4246-4251 (2001)
• [Publications] A.Marcinkevicius et al.: "Femtosecond Laser-Assisted Three-Dimensional Microfabrication in Silica"Opt. Lett.. 26. 277-279 (2001)