DNA分子の電気特性

DNA分子的电学特性

• 批准号: 04F04655
• 负责人: 荒川 泰彦
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F04655/
• 关键词: DNA; DNA分子の電気特性; 超高真空走査トンネル顕微鏡

DNA研究は、現在、ナノエレクトロニクスの重要なファクターとなりつつある。特に二重らせん構造中の塩基対軌道がオーバーラップすることにより発生する導電性については多くの研究者の興味を集めている。DNA分子による電荷移動は光学的測定によって最近実証されており、現在DNA中の電荷移動メカニズムはsuperexchange、hopping、polaronによるものと考えられている。しかしDNAの電子的特性の詳細については、未だ多くの議論の的となっており、その特性は、接触、DNA形式、シーケンス長および測定環境によって、絶縁体、半導体、導電体あるいは超伝導材料とおおきく変化する。このことは理論的にも、接触、シーケンスおよび環境がDNA分子の電子輸送に著しく影響することが示されている。従って、このDNAの導電性を実験的に詳しく調べることは極めて意義深いものであり、それを用いた将来のデバイス実現のためには不可欠である。DNAの電子的特性を調べるために、その環境として、ガラス、金基板、さらにGaAs基板を用いて、さらにその接触を良くするための最適な溶媒を調べ、DNA形式およびシーケンス長の違うDNAを用意して、詳細に研究を行った。その結果、超高真空走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて、走査トンネル分光(STS)測定を行うことにより、初めて、単一DNA分子の電子特性測定に成功した。サンプルとSTM探針の距離を変化させることにより、それぞれの距離に対応した電圧・電流曲線を再現性良く得ることができた。この測定から得られたバンドギャップ値は、2.88eVで、理論的に予測された値である3.0eVと良く一致した。この得られたバンドギャップ値は、二重らせん構造に沿ったヌクレオシド分布の不均一性によるものと考えられる。さらにDNA分子中の電荷輸送にDNA緩衝液中の対イオンが重要な役割を果たすことがわかった。本研究は、再現性のよい測定手法を確立したことで極めて有意義であり、また形式およびシーケンス長の違うDNAを系統的に測定することにより、将来、研究者、技術者が参照できる基礎的なデータベースを構築すること可能であることを示した点は、今後の科学技術の発展、とくにバイオナノテクノロジーの進展に大いに寄与するものである。

DNA research is important because it's present. In particular, in the case of double layer structures, the basic pairs of orbits are formed in a conductive manner, and the interests of many researchers are concentrated. DNA molecule charge transfer optical measurement recently demonstrated that the charge transfer in DNA, such as superexchange, hopping, polaron, etc. The electronic properties of DNA are discussed in detail, including contact, DNA form, length, and measurement of environmental properties, insulators, semiconductors, and electrical conductors. The theory of electron transport in DNA molecules is based on contact, interaction and environmental factors. The conductivity of DNA is very important. The electronic properties of DNA are modulated, the environment is changed, the temperature is changed, the gold substrate is changed, the GaAs substrate is changed, the contact is changed, the optimum solvent is modulated, the DNA form is changed, and the DNA length is changed. As a result, the electronic properties of DNA molecules were successfully measured by ultra-high vacuum probe micro-mirror (STM) and probe micro-spectroscopy (STS). The distance between the STM probe and the probe is very small. The measured value is 2.88eV, and the theoretical value is 3.0eV. The results show that the distribution of the structure is heterogeneous and the structure of the structure is homogeneous. Charge transport in DNA molecules is an important part of DNA buffer. This study aims to establish a methodology for reproducible DNA measurement that is meaningful, formal, and long-term, and systematic for DNA measurement, and to provide reference for future researchers and engineers to construct a basic DNA measurement system that is likely to be useful for future scientific and technological development.