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(In Japanese)DNA二重らせんを電子機能・構造単位とする単一分子素子

Research report code R040000047
Posted date May 11, 2007
  • (In Japanese)中野 幸二
  • (In Japanese)九州大学大学院工学研究院応用化学部門
Research organization
  • (In Japanese)九州大学
Report name (In Japanese)DNA二重らせんを電子機能・構造単位とする単一分子素子
Technology summary (In Japanese)単一分子エレクトロニクス、即ち一個の分子を機能の最小単位とするメモリーや論理回路等が、次世代半導体集積回路のパラダイムとして注目を集めている。これまで半導体製造を牽引してきたフォトリソグラフィーも、超紫外線プロセスの実現など集積度向上には著しいものがある。しかし価電子のバンド構造、つまり原子集団としての物性を利用する限り分子のサイズに迫ることはできない。本研究ではDNA二重らせんをベースにした単一分子素子の研究を行った。DNAはデリケートな生体分子のなかにあって安定性が高く、二重らせん構造(直径2nm)は機械的に剛直で、塩基対数の増加に伴い(ほぼ)真っ直ぐに伸びる性質がある。このため単一分子ナノワイヤーとして、ナノ領域での機械・電気回路網形成にマッチしている。しかし電気伝導性については、「バンドギャップの大きな半導体」というのが実情のようである。このような制約を打破するために、DNAに共有結合したレドックス分子の電子シャトル機能を利用して、らせん軸方向に電気伝導性を持たせることを研究の戦略にした。また分子マニュピレーションを利用したDNA分子回路の形成についても取り組んだ。
Research field
  • Electrical properties in general
  • Structure and chemistry of genes
  • Semiconductor integrated circuit
  • Electronic circuits in general
Published papers related (In Japanese)(1) “Redox-Labeling of DNA by Photoadduct Conjugate Formation with Ferrocene Derivatized Psoralen”, K. Nakano, S. Shirakawa, S. Taguchi, M. Maeda, Anal. Sci., 17 (Supplement), 1291-1292 (2001).
(2) “Diffusionless Electrochemistry of Cytochrome c Covalently Immobilized on 11-Carboxyundecanethiol Monolayer Electrode”. K. Nakano. T. Yoshitake, E. F. Bowden. Anal. Sci., 17 (Supplement), 11357- 11358 (2001).
(3) “Molecular Recognition of DNA and Biosensor Applications”, Koji Nakano, in A. G. Volkov Ed., “Liquid Interfaces in Chemical, Biological, and Pharmaceutical Applications”, Marcel Dekker, New York, 2001, pp. 515-532.
(4) “DNAバイオセンサー”,中野幸二,ぶんせき,2001 (3), 125-133
(5) “DNA Biosensor: Immunosensor Applications for Anti-DNA Antibody”, K. Nakano, T. Anshita, M. Nakayama, H. Irie, Y. Katayama, M. Maeda, American Chemical Society Symp. Series, 815, 71-83 (2002).
(6) “DNA Sensors using a Ferrocene-Oligonucleotide Conjugate”, M. Nakayama, T. Ihara, K. Nakano, M. Maeda, Talanta, 56 (5), 857-866 (2002).
(7) “DNA-redoxコンジュゲートを用いる電気化学遺伝子センシング”,中野幸二,分析化学,51 (12) 1135-1144 (2002).
(8) “Electrochemical Gene Sensor”, T. Ihara, M. Nakayama, K. Nakano, M. Maeda, in W. T. Law, N. Akmal, A. M. Usmani Eds., “Bromedical Dragnostic Science and Technology”, Marcel Dekker, New York 2002, pp. 227-241
(9) “Self-assembling Monolayer Formation of Glucose Oxidase Covalently Attached on 11-Aminoundecanethiol Monolayers on Gold”, K. Nakano, K. Doi, K. Tamura, Y. Katsumi, M. Tazaki, Chem. Commun., 2003 (13), 1544-1545.
Research project
  • Precursory Research for Embryonic Science and Technology.;Organization and Function
Information research report
  • (In Japanese)中野 幸二. DNA二重らせんを電子機能・構造単位とする単一分子素子. 「さきがけ研究」「組織化と機能」領域 研究報告会講演要旨集(研究機関2000-2003),2003. p.8 - 9.