DNAを用いたナノデバイスの創製と分子操作技術の開発

利用 DNA 创建纳米器件并开发分子操纵技术

基本信息

批准号：
01J00447
负责人：
谷口正輝
金额：
$ 1.54万
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：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J00447/
关键词：
DNA 電気伝導イオン伝導ドーピングナノテクノロジー

项目摘要

1.昨年度に引き続き、構造が制御されたPoly(dG)・Poly(dC)・Poly(dA)・Poly(dT)DNAのヨウ素ドーピングの効果を30nmの電極間隔を持つナノギャップを用いてI-V特性の評価を詳細に検討した。Poly(dG)・Poly(dC)、Poly(dA)・Poly(dT)DNAともにヨウ素をドーピングさせることで伝導度の上昇が観測されたものの、Poly(dG)・Poly(dC)の伝導度はPoly(dA)・Poly(dT)DNAの約1000倍であった。また、ヨウ素ドーピングしたPoly(dG)・Poly(dC)DNAの電流の時間依存性を測定したところ、イオン伝導とホール伝導が全伝導に寄与していることが明らかとなった。さらに、Poly(dG)・Poly(dC)、Poly(dA)・Poly(dT)DNAをRCA洗浄した酸化シリコン上に展開し、これにヨウ素ドーピングを行ったサンプルについて光電子分光測定を行った。その結果、両DNAともに窒素サイトにホールが生成され、I_3^-が形成されていることが明らかとなり、DNAにホールがドーピングされていることが確認された。2.DNA1分子の電子状態を解明するには、DNA分子のπ電子系が破壊せず電極と接続させる必要がある。そこで絶縁基板と電極がパラレルであるような平坦電極の作製を電子線リソグラフおよびクラスターイオンビームを用いて行った。電極間のギャップが100nmの平坦電極を電子線リングラフにより作製し、クラスターイオンビームで平坦化処理を行った後、原子間力顕微鏡(AFM)で観察したところ、表面平坦性が2nm以下の平坦電極が得られた。またクラスターイオンビームの平坦化において、電極のパターン形状によりスパッタ速度が異なることを発見した。3.ドーピングの実験に用いたDNAには構造に欠陥があることが、走査型トンネル顕微鏡(STM)およびAFMの観測により明らかとなった。この構造欠陥は単純な塩基対の配列に起因するものであり、塩基対のπ電子系を破壊する要因になると考えられる。そこで、生化学的手法を用いて、構造欠陥の無いPoly(dG)・Poly(dC)、Poly(dA)・Poly(dT)DNAの合成を行った。両DNAの合成ともに、ワンポットで合成することに成功した。合成DNAの電気泳動の結果、Poly(dG)・Poly(dC)は300〜800塩基対、Poly(dA)・Poly(dT)は1000〜1300塩基対を持つ構造欠陥の無いDNAであることが明らかとなった。

1。在去年之后，我们详细研究了使用带有30 nm电极间距的纳米胶囊，具有控制结构的pol（dg），poly（dc），poly（da）和poly（dt）DNA的碘掺杂，以评估I-V属性。尽管当碘在聚（DG），Poly（DC），Poly（Da）和Poly（DT）DNA中掺杂时观察到电导率的增加，但聚（DG）和Poly（DC）的电导率约为poly（da）和poly（dt）DNA的1,000倍。此外，当测量碘掺杂的聚（DG）和聚（DC）DNA中电流的时间依赖性时，据揭示了离子传导和孔传导有助于总传导。此外，在用RCA洗涤的氧化硅上开发了Poly（DG），Poly（DG），Poly（Da）和Poly（DT）DNA，并对掺杂在样品上的碘掺杂的样品上进行光电子光谱。结果，在两个DNA中的氮位点生成孔，表明形成了I_3^ - ，并确认将孔掺入DNA中。 2。为了阐明DNA分子的电子状态，有必要在不断裂的情况下连接DNA分子的π电子系统。因此，使用电子束光刻和簇离子束制造绝缘底物和电极的平坦电极。通过电子束磷酸盐制造具有间隙为100 nm的平坦电极，并用簇离子束扁平后，使用原子力显微镜（AFM）观察到平坦的电极，并获得具有2 nm表面平坦的平坦电极。还发现，在升压簇离子束时，溅射速度因电极的图案形状而有所不同。 3。通过扫描隧道显微镜（STM）和AFM进行的观察结果表明，掺杂实验中使用的DNA具有结构性缺陷。这种结构缺陷归因于一个简单的碱基对序列，被认为是破坏基本对的π电子系统的因素。因此，使用生化技术来合成无结构缺陷的聚（DG），poly（dc），poly（da）和poly（dt）DNA。两种DNA合成在一个锅中都成功。合成DNA的电泳表明，聚（DG）和Poly（DC）是300-800碱基对，而Poly（da）和Poly（dt）是具有1000-1300碱基对的结构缺陷DNA。