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化学的エネルギーの直接変換により運動する機能性マイクロ／ナノロボットの構築

构建通过化学能直接转换移动的功能性微/纳米机器人

基本信息

批准号：
14J02405
负责人：
吉積義隆
金额：
$ 2.18万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

生体中にはナノスケールで自律的運動や機械的仕事を行う様々な分子機構が存在し、高度かつ複雑な生命現象を支えている。このような天然ナノマシンに匹敵する素子を人工的に構築できれば、細胞工学や材料工学における有用なツールとなると期待される。こうした機能性のデバイスの創製に向けた試みが近年盛んになされているが、柔軟な分子構造が協同的に機能する天然ナノマシンのような多様な動作や高効率な仕事をさせるに至っていない。天然のナノマシンに倣い、構造中に可動部位（関節様構造）を組み込むことが有効な方策として考えられるが、そのような構造の作製は従来のフォトリソグラフィー等の微細加工技術のみでは一般的に困難であり、実験的な知見はほとんど得られていない。そこで本研究では、関節構造を持つマイクロモータの構築手法を提案し、周囲の環境に応答した変形運動といった単純な並進運動を超えた高度な運動性の実現を図った。本モータは、陽極酸化ポーラスアルミナ内で電析させた酸化銅(I)／金／ニッケルマイクロロッドを基本構造としている。ここで、ニッケル部位は外部磁場により予め磁化されており、例えば、２本の酸化銅(I)／金／ニッケルロッドを近接させることでニッケル部位同士を結合させ、関節構造を持つマイクロモータを形成することができる。本モータを純水中で観察すると、ブラウン運動による接合部のゆらぎが観察された。このことより、この関節が可動的なものであることが分かる。さらに、紫外光照射下での過酸化水素水溶液における酸化銅(I)／金上での電気化学反応による自発駆動力と、外部磁場の印加との組み合わせにより、関節構造の可逆的な開閉運動が実現された。以上は、可動部位を持つ構造の作製法とその力学的挙動の実験的評価手段を提供するものである。これにより、高度な運動性を有するマイクロモータの構築の一つの道筋が示されるものと考えられる。

The self-disciplined movement of the living body, the movement of the machinery, the existence of the molecular mechanism, and the high degree of complexity of the life phenomenon are the branches of the body.このようなNatural ナノマシンに rivals する真子をartificial にconstructed できれば, cell engineering and materials engineering are useful and are looking forward to it.こうしたFunctional のデバイスのcreated に向けたtestみが has become popular in recent years んになされているが、soft なmolecule structureがThe synergistic function is natural and natural, and the action is multi-functional and highly efficient. Natural のナノマシンにimitation, structure of movable parts (joint structure) をgroup み込むことがeffective なstrategyとして卡えられるが, そのような structureののは従来のフォトリソグラフィーetc.のみではThe general difficulty is the difficulty, and the difficulty is the knowledge of the truth.そこでThis researchでは、Joint structure をつマイクロモータのconstruction technique をProposalし、zhou 囲のenvironmentに応 Answer した変shaped movement といった単pure and parallel movement をSuper えたHigh なMobility の実appear を図った. This モータは, anodized ポーラスアルミナ内でelectrolysis させたacidified copper (I)／金／ニッケルマイクロロッドをBasic Structureとしている.ここで, ニッケル parts are magnetized by external magnetic field されており, example えば, 二本のoxidized copper(I)/gold/ニッケルロッThe ドをproximity させることでニッケル part is combined with the をさせ, and the joint structure つマイクロモータを forms the することができる. This モータをpure water is made of water, and the ブラウン movement is made of joints. The このことより and the この joints are movable.さらに, でのPeracidified hydrogen aqueous solution における acidified copper(I) under ultraviolet irradiation/Gold on での电気chemical reaction によるThe self-propelled power, the combination of the external magnetic field and the reversible opening and closing movement of the joint structure are the same. The above, the manufacturing method of the structure of the movable parts and the evaluation method of the mechanical movement of the movable parts are provided. It is a highly athletic and highly athletic するマイクロモータのconstructed の一つの道sujiがshow されるものと卡えられる.