Intelligent molecular machinery on high speed molecular display

本研究は，電子線の電気的な性質を用い，誘電体膜であるSiN薄膜の裏面から電子線を照射して，動的な電極パターンを呈示する技術（バーチャル電極ディスプレイ）を基盤としている．呈示されたバーチャル電極パターンにより，SiN薄膜上には静電力を起源とした力場を発生させることができる（フォースディスプレイ）．これにより，任意の位置にいる分子やナノ粒子を自在に制御することをが研究の目的である．本年度においては，以下の2点の成果が得られた．１）電気泳動堆積は，溶液中のナノ粒子のゼータ電位と外部電場の間に生じる泳動力を利用して，ナノ粒子を堆積・積層させるものである．本課題では，外部電場としてバーチャル電極により，局所的に堆積させ，電場を走査することで，二次元のパターンを形成することに成功した．堆積させるナノ粒子として，ポリスチレン球と酸化グラフェンを用い，ゼータ電位を正に調整することにより，電場パターンに堆積することを確認した．このとき，ナノ粒子の挙動は，ナノ粒子の断面積の違いによる流体抗力のはたらきに関係していることが示唆され，2次元材料である酸化グラフェンではより呈示位置中心に堆積されやすい傾向がみられた．２）バーチャル電極の界面近傍の効果は，デバイ遮蔽を積極的に利用することで，運動しているタンパク質分子モーターの一部分だけに作用を限定でき，ディスプレイ面上を滑走中のキネシンー微小管のうち，キネシン分子のみを止め，直上の微小管には影響を与えない界面近傍限定の分子制御が可能であることが分かった．これらの成果や，これまで取り組んできた人工脂質膜の流動性を制御しパターンを可逆的に描画・形成する研究成果に関して研究発表や論文化することができた．

本研究は，電子線の電気的な性質を用い，誘電体膜であるSiN薄膜の裏面から電子線を照射して，動的な電極パターンを呈示する技術（バーチャル電極ディスプレイ）を基盤としている．呈示されたバーチャル電極パターンにより，SiN薄膜上には静電力を起源とした力場を発生させることができる（フォースディスプレイ）．これにより，任意の位置にいる分子やナノ粒子を自在に制御することをが研究の目的である．本年度においては，以下の2点の成果が得られた．１）電気泳動堆積は，溶液中のナノ粒子のゼータ電位と外部電場の間に生じる泳動力を利用して，ナノ粒子を堆積・積層させるものである．本課題では，外部電場としてバーチャル電極により，局所的に堆積させ，電場を走査することで，二次元のパターンを形成することに成功した．堆積させるナノ粒子として，ポリスチレン球と酸化グラフェンを用い，ゼータ電位を正に調整することにより，電場パターンに堆積することを確認した．このとき，ナノ粒子の挙動は，ナノ粒子の断面積の違いによる流体抗力のはたらきに関係していることが示唆され，2次元材料である酸化グラフェンではより呈示位置中心に堆積されやすい傾向がみられた．２）バーチャル電極の界面近傍の効果は，デバイ遮蔽を積極的に利用することで，運動しているタンパク質分子モーターの一部分だけに作用を限定でき，ディスプレイ面上を滑走中のキネシンー微小管のうち，キネシン分子のみを止め，直上の微小管には影響を与えない界面近傍限定の分子制御が可能であることが分かった．これらの成果や，これまで取り組んできた人工脂質膜の流動性を制御しパターンを可逆的に描画・形成する研究成果に関して研究発表や論文化することができた．