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DNAナノデバイス創製におけるシミュレーション技術の確立

研究報告コード R070000011
整理番号 R070000011
掲載日 2008年4月11日
研究者
  • 川野 聡恭
研究者所属機関
  • 大阪大学大学院基礎工学研究科機能創成専攻
研究機関
  • 大阪大学大学院基礎工学研究科機能創成専攻
報告名称 DNAナノデバイス創製におけるシミュレーション技術の確立
報告概要 フォトリソグラフィーおよびプラズマエッチングに基づく超微細加工技術は著しい発展を遂げてきたが,その加工溝幅のさらなる微細化には,光の波長に起因した技術的限界が近づきつつある。DNAは塩基対のπスタッキングを介した導電性を持つと言われ,線幅約2nmの導線として利用可能である。guanine-cytosine DNAがp型半導体,adenine-thymine DNAがn型半導体になることも実験的に示唆されているので,電子部品としての性質も合わせ持っている。また,自己組織化機能や分子認識機能を有し,生体との親和性も高いので,体内埋込型のセンサーとしても有望である。さらに,欧米では,DNAの熱変性機能やB型からZ型への構造転換機能を有効に利用し,これを駆動源としたDNAナノ機械の創製に関する基礎研究が進められている。本研究グループでは,DNAの自己組織化機能を有効に利用したナノデバイス製造法について,最適設計手法の確立を目指した研究開発を理論ならびに実験の両面から行っている。DNAの機能発現やDNAナノ機械の製造は水溶液中で行われることから,水分子とDNAの相互干渉を特に重視する。また,温度,pHあるいは圧力といった製造工程の最適化に必要不可欠な工業的諸量の影響を的確に捉え,現象の時空間特性解明を主軸に捉えた理論モデルおよびシミュレーション技術の確立を目的としている。すなわち,本研究は,分子流体工学を基盤として,量子化学,生命科学,電子工学および材料科学を先端融合化した学際研究「バイオ・ナノ流動ダイナミクス」の学理構築と,実用に供するナノデバイス設計法の開発を目指す。
画像

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研究分野
  • 固体デバイス製造技術一般
  • 核酸一般
関連発表論文 (1) 川野聡恭,丸山洋平 電子衝突によるDNAらせん崩壊の量子力学的アプローチシミュレーション,第23巻,第1号(2004),pp36-41
(2) 川野聡恭,志賀智行 生体高分子の大変形を考慮した拘束系MDシミュレーション手法の開発シミュレーション,第23巻,第1号(2004),pp42-47
(3) M Kampp, S Kawano, PJP Roche, J Rasch, DH Madison, HRJ Walters CT Whelan On the Observation of the Fine Structure Effect in Non-Relativistic (e, 2e) Processes Eur Phys J, D, Vol29(2004), pp17-19
(4) Naoto SHIMIZU, Satoyuki KAWANO, and Masanori TACHIKAWA Electron Correlated and Density Functional Studies on Hydrogen-Bonded Proton Transfer in Adenine-Thymine Base Pair of DNA J Molecular Structure, Vol 735-736 (2005), pp 243-248
(5) Satoyuki KAWANO Fractal Dimension Analysis in Self-Assembled Poly(dA)・Poly(dT) DNA Network on Mica Surface JSME Int J, Ser B, Vol 48(2005), pp 191-195
(6) Youhei MARUYAMA, Masanori TACHIKAWA, and Satoyuki KAWANO Ab Initio Study of DNA Double-Strand Breaks by Hydroxyl Radical JSME Int J, Ser B, Vol 48(2005), pp 196-201
(7) Satoyuki KAWANO and Futoshi NISHIMURA Numerical Analysis of Discharge Characteristics in Lithium Ion Batteries Using Multiphase Fluids Model Jpn J Appl Phys, Vol 44, No 6A(2005), pp 4218-4228
(8) Satoyuki KAWANO and Youhei MARUYAMA Mathematical Model for Polaronic Effects of Charge Transport in DNA JSME Int J, Ser B, Vol 48(2005), pp 456-463
(9) Satoyuki KAWANO and Takashi MISAKA Numerical Study on Microdischarges in Plasma Display Panels with Arbitrary Cell Geometry J Appl Phys, Vol 98(2005), pp (053302-1)-(053302-14)
(10) Shin-ichiro NAGAHIRO, Satoyuki KAWANO, and Hidetoshi KOTERA Separation of Long DNA Chains Using A Nonuniform Electric Field: A Numerical Study Physical Review E, in press
(11) Satoyuki KAWANO Fractal Dimension Analysis in Self-assembled Poly(dA)・Poly(dT) DNA Network on Mica Surface Proceedings of The Fourth International Symposium on Advanced Fluid Information and The First International Symposium on Transdisciplinary Fluid Integration, Sendai, Japan, (2004), pp38-39
(12) Youhei MARUYAMA, Masanori TACHIKAWA, Satoyuki KAWANO Ab Initio Study of DNA Double Strand Breaks by Hydroxyl Radical Proceedings of The Fourth International Symposium on Advanced Fluid Information and The First International Symposium on Transdisciplinary Fluid Integration, Sendai, Japan, (2004), pp40-41
(13) Takashi MISAKA, Satoyuki KAWANO Computer Simulation and Visulalization of Oxygen Plasma for Bioprocesses The 5th International Symposium on Future Medical Engineering based on Bio-nanotechnology, NanoScience and Technology for Medical Applications, Sendai, Japan, (2005), pp 54-55
(14) Youhei MARUYAMA, Masanori TACHIKAWA, Satoyuki KAWANO Ab initio study on interaction between DNA and hydroxyl radical based on Hartree-Fock method The 5th International Symposium on Future Medical Engineering based on Bio-nanotechnology, NanoScience and Technology for Medical Applications, Sendai, Japan, (2005), pp 56-57
(15) Satoyuki KAWANO, Mayumi HAGA, Katsuhiko NISHIYAMA, Takanobu WATANABE, Tyuji HOSHINO, Iwao ODOMARI Computer Simulation of Poly(dA)・Poly(dT) DNA Approaching SiO2 Substrate in Aqueous Solution The 5th International Symposium on Future Medical Engineering based on Bio-nanotechnology, NanoScience and Technology for Medical Applications, Sendai, Japan, (2005), pp 58-59
(16) Satoyuki KAWANO, Kozue KAWAHARA AFM observation of 50bp poly(dA)・poly(dT) DNA network characteristics adhered on mica surface The 5th International Symposium on Future Medical Engineering based on Bio-nanotechnology, NanoScience and Technology for Medical Applications, Sendai, Japan, (2005), pp 60-61
(17) Satoyuki KAWANO, Takashi MISAKA Numerical study on oxygen micro-discharge plasmas for bioprocess The Sixth KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference, Jeju, Korea, (2005), KD02 (CD-ROM)
(18) Hirofumi SHINTAKU, Satoyuki KAWANO, Takaaki SUZUKI, Isaku KANNO and Hidetoshi KOTERA Theoretical Analysis of Atomization Phenomena in Microchannel The First International Conference on Complex Medical Engineering-CME2005, Takamatsu, Japan, (2005), pp 99-102
(19) Hirofumi SHINTAKU, Takeo KUWABARA, Takaaki SUZUKI, Isaku KANNO, Hidetoshi KOTERA, and Satoyuki KAWANO Encapsulation of Living Cells into a Micro-Gel-Bead Using Microfluidic Device The 2nd International Symposium on Micro & Nano Technology, Hsinchu, Taiwan, (2006), pp 189-192
(20) Hirofumi SHINTAKU, Takeo KUWABARA, Takaaki SUZUKI, Isaku KANNO, Hidetoshi KOTERA, and Satoyuki KAWANO Tissue Encapsulation with Thin Hydrogel Membrane using Micro-Emulsification System 2006 Joint Conference on Micromechatronics for Information and Precision Equipment (MIPE 2006), Santa Clara, CA, USA, (2006), S11-04
研究報告資料
  • 川野 聡恭. DNAナノデバイス創製におけるシミュレーション技術の確立. シミュレーション技術の革新と実用化基盤の構築 第2回 シンポジウム 講演要旨集, 2007. p.63 - 69.

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