水素結合を駆使したペプチド結晶の構造と電子物性の制御

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ペプチドは水溶液中で自己組織化し多種多様なナノ構造を形成する。そのナノ構造を利用した新しいエレクトロニクス材料への研究がこれまでなされてきた。しかし、ペプチドがもつその電気伝導特性の低さが、実際の応用を妨げる課題となっていた。本研究ではペプチドの結晶構造中に金属イオンをドーピングすることによって、電気伝導特性を付与し新しいエレクトロニクス材料への応用の可能性を切り拓く事を目的とする。いかにその研究結果の概要を示す。1.テトラペプチドの分子設計:世界的に取り組まれているジフェニルアラニンの配列にグルタミン酸を加えたテトラペプチドを独自に設計し、メリフィールド固相合成による合成を行った。2.テトラペプチドの結晶化:得られたペプチドの蒸気拡散法による結晶化を行った。蒸気拡散法を行うにあたって、飽和食塩水濃度やペプチド濃度などの結晶化パラメーターを調整することによって、結晶化条件の最適化を行い安定に結晶を得られる条件を見つけた。3.結晶構造解析：放射光を用いた単結晶構造解析により単結晶構造を得た。その結果、ペプチドがアンチパラレルのβシート構造を持ち、βシート方向から見た際に一次元的な孔をもつことを発見した。4.金属イオンのドーピング：得られた結晶に金属イオンのドーピングを行い、カーボンペーストを用いた二極測定によりその電気伝導特性を調べた。その結果、得られたペプチドの電気伝導特性を100倍以上向上させることに成功した。