DNA内高効率・長寿命電荷分離状態の生成とDNA分子デバイスへの応用

DNA 中高效、长寿命的电荷分离态的生成及其在 DNA 分子器件中的应用

• 批准号: 04J08150
• 负责人: 高田 忠雄
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 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 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J08150/
• 关键词: DNA; 時間分解過渡吸収; ホール移動; 電荷分離; レーザー; 電子移動; 遺伝子診断; 光電流; 時間分解過渡吸収測定; 最配向エネルギー; ミスマッチ

種々の光機能性クロモフォアを修飾した光機能化DNAを反応場として電荷分離・電荷移動系を構築すると共に、DNAのビルディングブロックとしての性質を巧みに利用し、光機能性をデバイス表面上に集積化し光電変換デバイスとしての応用へと展開することを目的としている。光機能性分子を修飾したDNAを用い、ホール移動過程に関する研究を行うとともに、そこから得られた知見に基づき高効率光電荷分離系の構築を試みた。ホール移動の機構を詳しく調べるために、光増感剤であるナフタルイミドとホールアクセプターであるフェノチアジンを両末端に修飾したDNAを合成し、レーザー時間分解過渡吸収を用いた測定を行った。その結果、DNA内に生じたホールは、グアニン間をホッピングし、速度はグアニン間の塩基対の数に依存するとともに、脱プロトン化に起因する再配向エネルギーに大きく支配されることが示された。また光電荷分離収率の向上を目的として、光電子移動によって生じるイオン対の再結合が逆転領域の深い領域で起こると考えられるジフェニルアセチレン誘導体を修飾したDNAを用い、時間分解過渡吸収法によって電荷分離収率およびその機構に関する研究を行った。その結果、光照射によってマイクロ秒以上の寿命を持つ電荷分離状態を数十%の収率で生成し、光活性分子の酸化還元電位を制御することで高効率に電荷分離状態が生成することを明らかにした。さらにドナーとアクセプター間を架橋しているアデニン塩基に置換基を導入することで酸化電位を変え、レドックス勾配を与えることによって電荷分離収率が上昇することも明らかとなった。

Kind of photofunctional DNA modified photofunctional DNA reaction field charge separation and charge transfer system construction system, DNA photofunctionalization system Utilization of unique properties and optical functionality, integration on the surfaceし光电変change the デバイスとしての応 and use the へと to unfold the することをpurpose and としている. Study on the use of photofunctional molecules to modify DNA and the movement process of photofunctional molecules Toshiko, Tsukiko, and Tsukihiki built a high-efficiency photocharge separation system and tested it.ホールmoving mechanismの Detailsしく Adjustmentべるために、Light increase sensorであるナフタルイミドとホールアクセプターであるフェノチアジンを両Terminal modificationしたDNAをsyntheticし、レーザーtime decomposition transition absorptionをいたmeasurementを行った.そのRESULTS, DNA 内生じたホールは, グアニン间をホッピングし, speed はグアニン间の塩记対のnumber The dependence of するとともに, the cause of すロトン化にに is matched with the エネルギーに大きく dominates されることがshows された.またPhotocharge separation yieldの上をpurposeとして、Photoelectron movementによって生じるイオン対のrecombinationが inverse転区の深い区でriseこると考えられるジフェニルアセチレン inducer を modification したDNA を use い, time decomposition transition absorption method によって charge separation yield およびその mechanism に关する research を row った. Result, light irradiation, life span of more than 10 seconds, charge separation state, yield of tens of %, generation, light The acidification and reduction potential of active molecules is controlled by high efficiency and the charge separation state is generated. Acidification potential The charge separation yield of を変え, レドックス合を and えることによって has increased by することも明らかとなった.

项目成果

High-Yield Generation of a Long-Lived Charge-Separated State in Diphenylacetylene-Modified

二苯乙炔改性中长寿命电荷分离态的高产率生成

• 发表时间: 2006
• 期刊: Angewandte Chemie, International Edtion 45
• 作者: Tadao Takada;Kiyohiko Kawai;Mamoru Fujitsuka;Tetsuro Majima
• 通讯作者: Tetsuro Majima

Contributions of the Distance-Dependent Reorganization Energy and Proton-Transfer to the Hole-Transfer Process in DNA

距离相关的重组能和质子转移对 DNA 空穴转移过程的贡献

• 发表时间: 2005
• 期刊: Chemistry, A European Journal 11
• 作者: Tadao Takada;Kiyohiko Kawai;Mamoru Fujitsuka;Tetsuro Majima
• 通讯作者: Tetsuro Majima