研究テーマ（シーズ2）
DNA中の電荷移動機構の解明及び新規DNAチップの提案

研究の技術分野	電気・電子　バイオテクノロジー　ナノテクノロジー
研究の段階・状況	A3　基礎開発研究の段階
キーワード	DNAチップ　電荷移動　ナノデバイス　量子化学計算　バイオデバイス
提案者	栗田　典之　　情報・知能工学系
連絡先	Tel :0532-44-6875 Fax :0532-44-6875 E-mail:kurita@cs.tut.ac.jp URL :http://www.klab.cs.tut.ac.jp

近年、ナノテクノロジーの研究分野において、DNAを分子ワイヤーなどのデバイス構成要素として利用する試みが盛んである。DNAは周囲の環境変化に応じた広範な電気伝導特性を有し、また、DNAの相補性、自己組織化能を利用した構造制御が容易にできるというメリットがあり、次世代のナノデバイス材料として注目されている。
当研究室では、様々な人工DNAの電気伝導特性を明らかにする目的で、実験により経験的に決めたパラメータを用いず、第一原理的に電荷移動機構を解析している。最終的には、計算結果を基に、より高性能な電流検出型DNAチップに利用可能な新規の人工DNAを提案したいと考えている。

主要な研究設備等

並列計算機

基本となる特許・解説記事・研究論文等

特許
「プローブ、プローブ設計装置、プローブ設計プログラム」
特願2009-149219、2009年6月23日出願
発明者：栗田典之、村山陽平、高須大輔、塚本貴志

研究論文
(1) "Effect of hydration on electrical conductivity of DNA duplex: Green’s function study combined with DFT",
Maeda, Y.; Okamoto, A.; Hoshiba, Y.; Tsukamoto, T.; Ishikawa, Y.; Kurita, N.,
Computational Materials Science, 2012, 53, 314-320.

(2) "A combined nonequilibrium Green’s function/density-functional theory study of electrical conducting properties of artificial DNA duplexes",
Okamoto, A.; Maeda, Y.; Tsukamoto, T.; Ishikawa, Y.; Kurita, N.,
Computational Materials Science, 2012, 53, 416-424.

(3) "A combined DFT/Green’s function study on electrical conductivity through DNA duplex between Au electrodes",
Tsukamoto, T.; Ishikawa, Y.; Sengoku, Y.; Kurita, N.,
Chemical Physics Letters, 2009, 474, 362-365.

(4) "Hole-transfer Mechanism in Hydrated DNA Duplexes: Direct Ab Initio Molecular Dynamics Simulation",
Wakabayashi, H.; Ishikawa, Y.; Tsukamoto, T.; Kurita, N.,
ECS Transactions, 2009, 16, 53-64.

(5) "Charge conducting properties of hydrated DNA duplex between Au electrodes obtained by molecular simulations and Green's function theory",
Tsukamoto, T.; Wakabayashi, H.; Sengoku, Y.; Kurita, N.,
International Journal of Quantum Chemistry, 2009, 109, 2058-2067.

(6) "Hybrid QM/MM calculations on the structure and electronic properties of hydrated RNA base pair",
Dedachi, K., Ishikawa, Y., Nakatsu, T., Natsume, T., Tsukamoto, T., Kurita, N.,
J. Molecular Structure (Theochem), 2008, 854, 70-75.

(7) "Effect of base mismatch on the electronic properties of DNA-DNA and LNA-DNA double strands: Density-functional theoretical calculations",
Natsume, T.; Ishikawa, Y.; Dedachi, K.; Tsukamoto, T.; Kurita, N.,
Chemical Physics Letters, 2007, 446, 151-158.

(8) "A combined molecular dynamics/density-functional theoretical study on the structure and electronic properties of hydrating water molecules in the minor groove of decameric DNA duplex",
Tsukamoto, T.; Ishikawa, Y.; Natsume, T.; Dedachi, K.; Kurita, N.,
Chemical Physics Letters, 2007, 441, 136-142.

(9) "DNA鎖の第一原理計算の現状と将来"、
田中成典、福澤薫、中野達也、栗田典之、
表面科学, 2003, 24, 664.

(10) "ミスマッチのあるＤＮＡ二重鎖の電子状態計算"、
夏目貴行、仙石康雄、栗田典之、
J. Comput. Aided Chem., 2003, 4, 42.

実施可能な共同研究の形態

共同研究の実施形態　　　　　　　　　　:大学と企業の両方で実施
大学への研究員等の受入　　　　　　　　:可能
企業への専門家等の派遣（不定期を含む）:可能

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