松尾 保孝 (マツオ ヤスタカ)

電子科学研究所 附属グリーンナノテクノロジー研究センター教授
半導体フロンティア教育研究機構教授
総合イノベーション創発機構教授

研究者基本情報

■ 学位
  • 博士(工学), 北海道大学
■ URL
researchmap URLホームページURL■ ID 各種
J-Global ID■ 研究キーワード・分野
研究キーワード
  • 微細加工
  • ナノバイオ
  • ナノ材料
  • 表面・界面物性
  • 光物性
  • 自己組織化
  • LB法
  • ナノテクノロジー
  • 生体高分子材料
  • 無電解メッキ
研究分野
  • ナノテク・材料, ナノ構造化学
  • ナノテク・材料, 高分子材料
  • ナノテク・材料, 機能物性化学
  • ナノテク・材料, 光工学、光量子科学
  • ナノテク・材料, ナノバイオサイエンス
  • ナノテク・材料, ナノ材料科学
■ 担当教育組織

経歴

■ 経歴
経歴
  • 2018年04月 - 現在
    北海道大学, 電子科学研究所, 教授
  • 2010年01月 - 2018年03月
    北海道大学, 電子科学研究所, 准教授
  • 2007年04月 - 2010年12月
    北海道大学電子科学研究所 助教, Research Institute for Electronic Science
  • 2004年08月 - 2007年03月
    北海道大学電子科学研究所 助手, Research Institute for Electronic Science
  • 2004年04月 - 2004年07月
    日本学術振興会特別研究員
  • 2003年10月 - 2004年03月
    北海道大学 研究員
  • 2001年04月 - 2003年09月
    科学技術振興機構 研究員
学歴
  • 2001年, 北海道大学, 工学研究科, 電子情報工学専攻, 日本国
  • 1996年, 大阪大学, 工学研究科, 応用物理学専攻, 日本国
  • 1994年, 大阪大学, 工学部, 応用物理学科, 日本国
学内役職歴
  • 電子科学研究所附属グリーンナノテクノロジー研究センター長, 2019年10月1日 - 2021年9月30日
  • 電子科学研究所附属グリーンナノテクノロジー研究センター長, 2021年10月1日 - 2023年9月30日
  • 電子科学研究所附属グリーンナノテクノロジー研究センター長, 2023年10月1日 - 2025年9月30日

研究活動情報

■ 論文
■ その他活動・業績
■ 書籍等出版物
  • ナノバイオ大事典 -COMPREHENSIVE NANO-BIO HANDBOOK-
    ㈱テクノシステム, 2007年
■ 主な担当授業
  • 物質化学(ナノデバイス材料特論), 2024年, 修士課程, 総合化学院
  • 物質化学(ナノフォトニクス材料論), 2024年, 修士課程, 総合化学院
  • ナノ物性化学, 2024年, 学士課程, 理学部
■ 所属学協会
  • 応用物理学会 有機分子・バイオナノテクノロジー分科会
  • 高分子学会
  • 日本化学会
  • 応用物理学会
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • 量子コヒーレント強結合を発現する革新的光反応場の構築とその学理攻究
    科学研究費助成事業
    2023年04月12日 - 2028年03月31日
    三澤 弘明; 石 旭; 松尾 保孝; 笹木 敬司
    日本学術振興会, 基盤研究(S), 23H05464
  • 全バイオマス由来ナノ血炭電極触媒の創製と次世代電池への展開
    科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
    2022年06月30日 - 2024年03月31日
    藪 浩; 庄子 真樹; 松尾 保孝
    日本学術振興会, 挑戦的研究(萌芽), 東北大学, 22K19077
  • ナノ微細構造と光励起を利用した汎用超高感度ソフトイオン化法の開発
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2021年04月01日 - 2024年03月31日
    大須賀 潤一; 松尾 保孝; 古谷 浩志; 豊田 岐聡
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 大阪大学, 21K04808
  • ナノ構造を用いた光増強ソフトイオン化法による大気中有機ナノ粒子の直接質量分析
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2019年04月01日 - 2022年03月31日
    松尾 保孝; 大須賀 潤一; 古谷 浩志
    本研究では、微量な試料となる大気中ナノ粒子の有機物の“直接”質量分析を行うために必要となる、ナノ粒子を直接捕集し、かつ有機物をフラグメント化させずにレーザー脱離・イオン化(ソフトイオン化)する高効率なイオン化分析チップの開発を行う。具体的には、シリコン三次元ピラー構造表面に数十nmのポーラス構造と、貴金属ナノ粒子に生じる局在表面プラズモンの光アンテナ効果による電場増強を組み合わせた新規なソフトイオン化基板を開発し、大気中ナノ粒子における低分子有機物の高効率質量分析を行う。また、大気中ナノ粒子を捕集する多段インパクター(Micro Orifice Uniform Deposition Impactor:MOUDI)に作製した分析チップを取り付けることで、ナノ粒子捕集から質量分析までをワンチップ上で行えるシステムを構築し、大気中ナノ粒子の迅速分析の実現を目指す。
    今年度は、n型シリコン基板上にフォトレジストで直径数ミクロン程度の円形パターンを作製し、ドライエッチング装置にて高さ数ミクロンの円柱形状を作製した。また、目的とする円錐構造を作成するために、ドライエッチングの出力、ガス流量、経時的な出力とガス流量の変動による形状制御性について検討し、必要となるテーパー角度制御性についての検討を行った。その結果、円錐形状作製のためにはレジスト膜厚およびレジスト形状についても加工を行う必要があることが分かった。また、作製した円柱を持つ基板をフッ酸/エタノールの混合溶媒中にて電解を行い、円柱構造を含めて基板表面全体に数10nm~100nm程度のナノポーラスを形成した三次元ナノポーラスシリコン基板を作製することに成功した。
    また、本形状チップへレーザー照射しても構造が破損しないことや多段式インパクターへ取り付け可能なサイズであることを検証した。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 19K05557
  • 近距離Casimir力の起源となる表面プラズモン振動モードのEELS解析と力評価
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2018年04月01日 - 2021年03月31日
    坂口 紀史; 國貞 雄治; 松尾 保孝
    本年度も引き続き金属平板間における表面プラズモン共鳴(SPR)の相互作用に関する評価を実施した。金属としてAgを選定し、前年度と同様の方法を用いてSi基板上にAg/SiO2/Ag膜ならびにAg/Al2O3/Ag膜を成膜し、FIBにて断面サンプルを作製することで、これを平行金属板とみなした。SiO2およびAl2O3層の厚みを変えたサンプルを複数作製し、平板間距離とSPR相互作用の関係をSTEM-EELSにより実測した。くわえて、Ag膜間にSiO2とAl2O3膜を同時に挟んだAg/SiO2/Al2O3/Ag膜も成膜した。すべてのサンプルにおいて、単一Ag平板/誘電体界面に励起されるSPR共鳴エネルギーよりも高エネルギー側に共鳴ピークが現れることが分かった。Al2O3とSiO2を挟んだサンプルを比較した場合、より屈折率の大きなAg/Al2O3/Ag膜においてSPR共鳴エネルギーは低下した。また、どちらにサンプルについても平板間距離が狭くなるほどそのエネルギーは上昇することが明らかとなった。離散双極子近似(DDA)を用いたシミュレーションからも同様の結果を得た。一方、異なる誘電体を並べたAg/SiO2/Al2O3/Ag膜について、SPR共鳴エネルギーはAg/SiO2単一界面あるいはAg/Al2O3/Agギャップにおけるエネルギーに近い値を示した。二つの界面におけるSPPの分散関係は異なることより、その相互作用は複雑であることが示唆される。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 18K04872
  • 弾性率制御ハニカム多孔膜とラマン計測による幹細胞のメカノトランスダクション解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    2017年04月01日 - 2020年03月31日
    藪 浩; 西浦 廉政; 加藤 竜司; 中嶋 健; 松尾 保孝
    弾性率制御されたハニカムスキャフォールドの作製法を確立し、ヒト間葉系幹細胞(hMSC)やiPS細胞などの幹細胞および神経系細胞などについてその接着・増殖・分化をモニタリングすることに成功した。これらのデータベースを基に特徴的な分化制御能を与える材料変面条件を得ることに成功した。また、Coupled Cahn-Hilliard方程式を基にした高分子微粒子構造制御の理論モデル構築に成功し、本モデルを基に自己組織化による有機無機コンポジット微粒子の作製に成功した。磁性粒子と金ナノ粒子をコンポジットした高分子微粒子は液中で磁場によって任意の部位のラマン散乱測定が可能であることを明らかとした。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 東北大学, 17H01223
  • バイオミメティックブロック共重合体を用いた3次元可視光メタマテリアルの創製
    科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    2016年04月01日 - 2018年03月31日
    藪 浩; 松尾 保孝
    可逆的付加-開裂連鎖移動(RAFT)重合を用いて、ポリビニルカテコール(PVCa)をブロックとして持つジブロックおよびトリブロック共重合体の合成に初めて成功した。ジブロック共重合体をテンプレートに磁性ナノ粒子と銀ナノ粒子を段階的に導入・還元することにより配列させる事に成功した。本フィルムはプラズモン吸収波長において特徴的な磁気光学特性を示した。 以上の結果から、バイオミメティックブロック共重合体を用いることで、新たなメタマテリアル作製手法が得られることを実証した。
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 東北大学, 16K14071
  • 生物多様性を規範とする革新的材料技術
    科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
    2012年06月28日 - 2017年03月31日
    下村 政嗣; 長谷山 美紀; 石田 秀輝; 針山 孝彦; 森 直樹; 劉 浩; 大園 拓哉; 穂積 篤; 細田 奈麻絵; 齋藤 正男; 野村 周平; 松尾 保孝; 居城 邦治
    進化適応の結果である生物多様性を、持続可能性をもたらす“壮大なるコンビナトリアル・ケミストリー”と位置つけることで、自然史学、生物学、農学、材料科学、機械工学、情報学、環境政策学、社会学等の研究者による我が国では類を見ない異分野連携研究ネットワークを構築することにより、ニーズ・シーズ・マッチングと発想支援が可能となる「バイオミメティクス・データベース」を編纂し、情報科学による生物から工学への技術移転が可能であることを実証した。
    日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 24120001
  • 生物規範階層ダイナミクス
    科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
    2012年06月28日 - 2017年03月31日
    細田 奈麻絵; 前田 浩孝; 穂積 篤; 浦田 千尋; 重藤 暁津; 松尾 保孝; 和田 健彦; 北島 博; 居城 邦治
    生物のサブセルラー・サイズ構造の階層性は、防汚(ナメクジや蓮の葉)、自己治癒(葉の表面)、可逆的接着性(昆虫の脚裏)など多様な機能を発現している。本研究では、生物物理・材料/表面科学の視点からそのしくみを解明し、革新的な材料開発を目指した。中間評価以降は、特にエレクトロニクス実装への応用が可能な基盤技術(可逆的接合、セルフアライメント技術、防汚/防錆性付与、自己治癒による長寿命化、放熱特性の向上など)を重点項目として位置付け研究を展開した。これにより、人工材料にない優れた多層膜皮膜の開発、全く新しい発想による泡を利用したセルフアライメント、可逆的な接着機構の実現などほぼ計画通り達成できた。
    日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 24120005
  • チタン窒化物による可視光域のプラズモニックデバイス創製
    科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    2013年04月01日 - 2015年03月31日
    松尾 保孝
    本研究は窒化物、特にチタン窒化物のナノ構造を電子線リソグラフィーを利用した微細加工技術によって作製し、新しい可視光域のプラズモニックデバイスの創製を行うことであった。
    成果として、イオンビーム(Arイオン)を照射するスパッタ装置において、窒素ガス雰囲気かでチタン成膜を行うことにより、窒素含有のチタン薄膜の作製が可能となった。また、電子ビームリソグラフィーによりナノパターンを形成したところに成膜を行うことでチタン窒化物のナノ構造が作製できることを確認した。また、このチタン窒化物上で有機分子のラマン散乱測定が可能であることを示した。
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 25600019
  • MENDで拓く遺伝子治療への道:遺伝子の運び屋からナノマシンへ
    科学研究費助成事業 基盤研究(S)
    2010年05月31日 - 2014年03月31日
    原島 秀吉; 山田 勇磨; 中村 孝司; 兵藤 守; 馬場 嘉信; 篠原 康雄; 小暮 健太朗; 紙谷 浩之; 渡慶次 学; 松尾 保孝; 秋田 英万
    パッチワーク法による新しいMEND構築方法を確立し一枚膜でコア粒子をパッケージする新しい方法を開発し、平均粒子径が25nm程度でゼータ電位が-40mV程度の構造体を得ることに成功し、P-MENDと命名した。D-MEND法と組み合わせることでPD- MEND(3枚膜構造)を構築したところ、市販の試薬より高い活性を示した。マイクロ流体デバイスを開発し、最小粒径30nmのMENDを作製することに成功した。一方でマイクロ流路作製についての検討し、ナノインプリント手法によりガラスマイクロ流路の量産が可能であることをしめした。また、シースフローと電場を利用したマイクロフリーフロー電気泳動デバイスの構造・分離条件の最適化を行い、MEND精製に適用することでMENDの定性的かつ定量的評価法を確立した。KALAペプチドを導入した脂質膜封入型ナノ粒子にがん抗原等をコードした遺伝子を封入することで、抗腫瘍活性を得ることに成功した。また、本粒子は細胞に対し免疫活性化効果を有することを示し、その機構に細胞質内DNAセンサーが関与することを示唆する結果を得た。酵素耐性RNAアプタマーの単離に世界で始めて成功した。Mt移行性ペプチドを搭載したMTS-MITO-Porterを構築し、生細胞内での選択的Mt送達システムを開発し、MTS-MITO-Porterは従来型MITO-Porterと比較してミトコンドリア移行能が飛躍的に上昇した。GAL4とVP16の融合蛋白質を用いる自己活性化システムを構築し、reporterプラスミドDNAの単独投与に比べて数十倍にルシフェラーゼ活性が上昇した。アンチセンスRNA (ASO)をMITO-Porterを用いて細胞Mtに送達し、ミトコンドリアmRNAを40%抑制し、さらに標的mRNAがコードする内因性Mtタンパク質の発現量が低下した。
    日本学術振興会, 基盤研究(S), 北海道大学, 22229001
  • 異方性エッチング加工による非対称微細構造表面におけるトライボロジ特性の解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2011年 - 2013年
    三谷 篤史; 松尾 保孝
    10~100μmサイズの微小物体の振動輸送において,トライボロジ特性を考慮した微小物体の動特性を解明することを目的とする.これまでに,微小物体を輸送するために,非対称形状に加工したフィーダ表面を有するマイクロパーツフィーダを提案している.本研究では,面方位<221>結晶面を表面とするシリコンウェハの異方性エッチング加工により得られる非対称形状表面を開発した.微小物体の輸送実験を通してその適用可能性を検討すると共に,動き解析マイクロスコープを用いた微小物体の運動解析を通して輸送の安定性を検証した.
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 札幌市立大学, 23560166
  • DNA共役量子ドットのプログラマブルナノメッキによる単電子トランジスタの開発
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2010年 - 2012年
    居城 邦治; 佐野 健一; 新倉 謙一; 松尾 保孝; 島本 直伸; 三友 秀之
    単電子トランジスタは、劇的な低消費電力を可能とする素子として注目されている。室温での動作を可能にするためには、ソース電極とドレイン電極の間に直径は数nmの「クーロン島」(極小の導電性金属)をnmの精度で置く必要がある。しかしながら現在のフォトリソグラフィー技術ではこのような精密な構造を作ることは不可能である。そこで本研究では核酸DNAの分子認識を用いることで、自己組織化的にナノワイヤー-量子ドット-ナノワイヤー構造のような単電子トランジスタ構造を作製した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 22350076
  • 発光性金属クラスターを集積した高機能ナノ粒子の創製
    科学研究費補助金(若手研究(B))
    2011年 - 2011年
    松尾 保孝
    本研究は、発光する金属クラスターを作製し、表面プラズモンを有する金属ナノ粒子上に集積させることで発光効率を向上させた階層構造を持つ新しい発光する金属ナノ粒子を作製することとである。特にDNAを用いた作製方法により生体親和性の高い光る金属ナノ粒子を試みた。その結果、核酸塩基の種類により発光の特徴が変わることがわかり、長時間安定な金属クラスター作製に成功した。この結果、様々な応用が可能であることがわかった。
    文部科学省, 若手研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 23750140
  • 放射圧を利用した非破壊光子検出法の開発
    科学研究費補助金(基盤研究(A))
    2006年 - 2009年
    笹木 敬司; 松尾 保孝; 藤原 英樹; 松尾 保孝
    本研究では、放射圧を利用して光子の状態を保ったまま光子を検出するという全く新しいアイデアに基づく光物理計測手法を開発することを目的として、a)光子1個レベルを検出するために光子場を増強する手法の考案、b)極めて高感度な力測定技術の開発および熱雑音の抑制技術の確立を行った。開発したシステムを用いれば、光子を消滅させず何度でも検出することができるので、光子の時間・空間などマルチパラメータの計測が可能となる。具体的には、微小共振器のQ値に対応して得られる光増強度の見積りを行った。その結果得られる変位量や実験装置の位置検出感度等の試作に必要な実験条件の見積りを行った。これらの結果をもとにファイブリー・ペロー共振器を元にしたシステムの設計を行った。また、金コートしたAFMプローブに周波数変調したレーザー光を入射しながら、AFMプローブの変位を測定した。その結果、熱による形状変化とは別に放射圧による変調成分を高感度に観測することに成功した。これらの知見をもとに金コートAFM プローブを片側ミラーとしたファブリ・ペロー共振器を含むシステムの試作を行った。さらに、テーパーファイバを作製するための装置の設計、構築を行い、最適なテーパー形状を得る為の作製パラメータの探索を行った。その結果、安定して1μm程度のテーパー径をもつテーパーファイバの作製が可能となった。また、このテーパーファイバと微小球...
    文部科学省, 基盤研究(A), 北海道大学, 連携研究者, 競争的資金, 18206008
  • DNAと結合した銀ナノ粒子の作製と発光メカニズムの解明
    科学研究費補助金(特定領域研究)
    2008年 - 2008年
    松尾 保孝
    金属ナノ構造体に局在化した光電場と蛍光分子が強くカップリングし、蛍光強度が大幅に増強される現象が報告されている。我々がDNAを鋳型とした銀ナノ粒子の作製を行ったところ、核酸塩基の種類によって作製される銀ナノ粒子のサイズが異なることや作製した銀ナノ粒子が光励起によって可視域に強い発光を示すことを見いだした。通常、DNAは可視域において発光しないことから銀ナノ粒子とDNA間の相互作用が発光に重要な役割を果たしていると考えられる。本研究では銀ナノ粒子の作製条件を調整してDNAと結合した銀ナノ粒子の構造制御を試みることやその発光特性についての分析を行うことにより、発光メカニズムの詳細について検討を行った。DNAが結合した銀ナノ粒子は単一塩基で構成される一本鎖DNA (オリゴヌクレオチド) を含む緩衝溶液へ硝酸銀水溶液を加えた混合溶液に紫外光を約5分間照射することにより作製した。吸収スペクトルが銀ナノ粒子の表面プラズモン吸収に由来するピークを示すことや透過電子顕微鏡 (TEM) 像から、粒径が10nm〜50nm程度の銀ナノ粒子の形成を確認した。蛍光相関分光法による測定から発光ナノ粒子のサイズが約10nmであることがわかり、TEM像の結果と併せることにより単一銀ナノ粒子が発光していることが示唆された。また、銀ナノ粒子を基板上に固定化して励起光を照射すると発光が観察されるが、照射時間が一時...
    文部科学省, 特定領域研究, 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 20043004
  • DNAコンジュゲート導電性高分子による単一分子エレクトロニクス素子の作製
    科学研究費補助金(基盤研究(B))
    2007年 - 2008年
    居城 邦治; 新倉 謙一; 松尾 保孝
    高度情報通信社会を将来にわたって持続的に発展させるためには、電子デバイスの微細化と高性能化を低コストでさらに進めなければならないが、これは従来の半導体デバイスの延長線上では実現が困難であり、それに代わる新しいナノデバイスの開発が不可欠である。そこで本研究では単一分子で動作する極微細ナノデバイスの作製を目標として、DNAの自己組織化と無電解メッキを応用することで単一分子デバイスを作製する手法の開発を行った。
    文部科学省, 基盤研究(B), 北海道大学, 連携研究者, 競争的資金, 19350106
  • ウイルスを鋳型とした金属微粒子3次元規則配列構造の構築
    科学研究費補助金(萌芽研究)
    2007年 - 2008年
    新倉 謙一; 澤 洋文; 松尾 保孝; 居城 邦治
    ウイルスのタンパク質が自己集合して形成するウイルス様微粒子(virus-like particle : VLP)は、ウイルスゲノムを持たずにウイルスと同じ経路で細胞内へ導入されるため、ドラッグデリバリーシステムのキャリアー等として注目されている。私たちはVLPの持つ糖鎖認識性に着目し、糖鎖の分子認識を利用してウイルスの周辺に規則的に金属微粒子を配列させることを目的に研究を進めた。まず金微粒子にシアル酸を提示させる技術を確立した。このシアル酸提示金微粒子は非常に水への分散性が高く、ウイルスと結合させても沈殿するようなことはなかった。VLPとシアル酸を修飾した金ナノ粒子の複合体形成の電子顕微鏡像(STEM)を詳細に検討すると、VLPの表層に特異的に金ナノ粒子が結合している様子が観察された。また、紫外可視吸収スペクトルの長波長シフトには、金ナノ粒子表面のシアル酸の有無によって有意な差が生じたことから、溶液中でも金ナノ粒子がVLPに結合していることが示された。さらに金ナノ粒子濃度の上昇に伴いプラズモン吸収の長波長側への大きなシフトが測定された。これはウイルスを鋳型とした金ナノ粒子の結合により、三次元的なプラズモンのカップリングが起きたことを意味している。さらにウイルスと金微粒子の結合を促進するために、デキストランを添加した。この効果は高分子クラウディング効果と言われるが、金属微粒子と...
    文部科学省, 萌芽研究, 北海道大学, 連携研究者, 競争的資金, 19655058
  • DNA結合タンパク質の単一分子計測に向けた伸長固定化DNAチップの作製
    科学研究費補助金(若手研究(B))
    2007年 - 2008年
    松尾 保孝
    微細な凹凸構造をもつ基板上にDNA を伸長固定化することでDNA 結合タンパク質が自由な環境下でDNA と相互作用が可能となるDNA チップの作製を試みた。研究成果としては光リソグラフィー技術を用いたシリコン基板上への微小な凹凸構造作製、また高分子フィルム上への凹凸構造を作製することにより、様々な基板へのDNA の伸長固定化条件の抽出を行った。これによりDNAとDNA結合タンパク質の相互作用解析用基板の作製を可能にした。
    文部科学省, 若手研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 19770124
  • 自己組織化ハニカム構造によるフォトニック結晶導波路のラピッドプロトタイピング
    科学研究費補助金(基盤研究(A))
    2006年 - 2008年
    下村 政嗣; 居城 邦治; 藪 浩; 松尾 保考
    本研究では、ボトムアップナノテクノロジ-のキ-技術である自己組織化によるナノ・ミクロ構造形成と、成熟した技術である無電解メッキを組み合わせることで、全湿式プロセスによるラピッドプロトタイピングが可能であることを示すことができた。また、マイクロメ-タ-スケ-ルの細孔を有するハニカム様多孔質フィルムが赤外領域でフォトニック結晶になりうることを確認しており、細孔径のサブミクロン化によって可視光領域でのフォトニック結晶が可能となる。金属化により、高屈折率化と力学強度にすぐれた材料が期待される。
    文部科学省, 基盤研究(A), 北海道大学->東北大学, 競争的資金, 18201019
  • メニスカスにおけるDNAの伸長ダイナミクスの解明
    科学研究費補助金(特定領域研究)
    2005年 - 2006年
    居城 邦治; 新倉 謙一; 松尾 保孝
    これまで申請者は、DNA水溶液上にカチオン性の両親媒性化合物を展開し、静電的相互作用により気水界面に形成したDNA分子とのポリイオン複合膜をLangmuir-Blodgett(LB)法により、単分子膜に流動性を持たせた状態で固体基板上に移し取ると、溶液中ではランダムコイル形状であったDNA分子が伸長して固定化されることを見い出してきた。伸長・固定化された個々DNAA分子は長さ解析の結果、単一分子であることが明らかとなり、また二重らせんDNA鎖をほぼ伸び切り構造で2次元に配列することができることを示した。しかし、DNAが伸長するメカニズムは明らかになっていない。そこで研究では、これまで未開拓であったメニスカスにおける高分子鎖のダイナミクスの計測技術の開発を通じて、LB法によるDNAの伸長機構を明らかにすることを目的とした。DNAが気体・液体・固体の三相が交差するメニスカスにおいて伸長されることから、メニスカスでのDNA分子の運動を観察できる蛍光顕微鏡システムを構築した。このシステムを用いてDNA水溶液上にジアルキルアンモニウム塩(2C_<18>N^+2C_1)を展開することで気液界面に形成した2C_<18>N^+2C_1/DNAポリイオン複合単分子膜の観察を行った。その結果、糸まり状のDNAがメニスカス境界部分で数秒間滞留し、その後基板状に伸長した状態で固定化されていく様子が観...
    文部科学省, 特定領域研究, 北海道大学, 連携研究者, 競争的資金, 17034003
  • 伸長固定したDNAを足場とした階層型DNAナノアレイの作製
    科学研究費補助金(基盤研究(B))
    2004年 - 2005年
    居城 邦治; 下村 政嗣; 田中 賢; 新倉 謙一; 松尾 保孝; 藪 浩
    DNAマイクロアレイは遺伝子解析にとって大変重要な基盤技術である。多量解析のためにはDNAアレイの高度集積化が急務であるが、DNAスポットの間隔を20μm以下にすることは現在の光リソグラフィーによる合成型やスポッターを用いた貼り付け型の技術では困難である。従来のトップダウン法によるDNAマイクロアレイ作製技術に代わり、DNAの塩基対形成による分子認識による100nm間隔のDNA配列技術の開発を目指す。具体的には遺伝子の検出方法として知られているFISH法(Fluorescence In-Situ Hybridization)を使うことで伸長固定化した単一DNA分子でプローブDNAのナノアレイ化を行い、さらにそれらナノアレイを並べて階層化することで高度集積化を図り、従来の1000分の1の大きさのDNAチップの作製を目標とする。特定の間隔のDNA配列技術の開発のモデル実験として、40塩基の20塩基ずつが相補的な2種類の40塩基オリゴマーからなるHalf-sliding DNAの多重会合体形成について検討した。AFMによる観察と環状DNA以外のDNAを加水分解するexonucleaseVによる酵素反応の結果から、TE中で形成されたDNA多重会合体は直鎖状構造であるのに対し、金属イオン下で形成されたものは環状構造であることがわかった。直鎖状のDNA多重会合体は剛直なロッド構造のため多...
    文部科学省, 基盤研究(B), 北海道大学, 連携研究者, 競争的資金, 16310079
  • 新規非線形光学応答素子を目指した伸長・配向制御高分子薄膜の作製と光学特性評価
    科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    2004年 - 2004年
    松尾 保孝
    本研究は、有機材料の分子配向と非線形感受率が密接な関係にあることに着目し、高分子配向制御薄膜による新規非線形光学素子の開発を目指して行われた。有機材料は比較的大きな非線形感受率と高速応答を示すことから注目を浴びているが、材料として応用範囲の広い高分子に関しては分子量が大きく、結晶化や化学的な手法で配向制御が困難なために分子配向と非線形光学応答を結びつける研究例は少ない。そこで高分子鎖を配向させる方法としてLangmuir-Blodgett(LB)法を用い、単一高分子鎖レベルで配向制御した高分子薄膜の作製を試みた。
    高分子としては有機発光材料として用いられているポリフェニレンビニレンの前駆体(Pre-PPV)を用いた。Pre-PPVをLB法の下水相としてガラス上へ累積を行った。その結果、ガラス基板上に効率よくPry-PPVが累積されることを確認した。しかしながら固定化されたPre-PPV分子からは偏光発光などが観察されなかった。そこでLB法でDNAが伸長・固定化されること、DNAのアニオン性とカチオン性Pre-PPVのポリイオン複合体形成を利用し、LB法によるDNA/Pre-PPV複合体の伸長・固定化を行った。その結果、DNAに沿ってPre-PPVが基板上に固定化されることがわかった。また、溶液中の蛍光スペクトルからDNA/Pre-PPVの複合体形成によりPre-PPVのコンフォメーション変化が誘起されることがわかった。このことからDNAを鋳型とすることで非線形光学材料の分子配向制御・固定化が可能であることが示された。
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 北海道大学, 04J08875
  • 非平衡現象に基づく自己組織化を利用した高分子面状デバイスの開発
    科学研究費補助金(基盤研究(A))
    2002年 - 2004年
    下村 政嗣; 澤田石 哲郎; 田中 賢; 居城 邦治; 山本 貞明; 松尾 保孝; 藪 浩
    本研究の目的は、高分子溶液をキャストした際に結露した水滴を鋳型として生成されるハニカム構造化膜の空孔中に発光性の微粒子を封入し、面状に発光するデバイスを作製することである。今年度は色素を分散させた微粒子作製と、そのハニカム膜への導入を行った。色素とポリスチレンを溶かしたテトラヒドロフラン(THF)溶液に貧溶媒である水を加え、THFを蒸発させてやると、300nm前後の色素を担持したポリスチレン微粒子が形成されることを見出した。ハニカム膜は疎水的な材料から作製されているため、その表面は高い撥水性を示す。従って微粒子の水分散液を導入しようとすると全く濡れることが出来ない。ここでハニカム膜の表面を親水化するために、UV-オゾン処理を行う方法を考案した。UV-オゾン処理により表面が親水化され、ハニカム状の空孔に微粒子が導入されやすい状態となった。空孔中に微粒子を導入する方法はキャスト法やディップコート法などの方法が考えられるが、これらの方法では連続処理に向かなかったり、粒子を十分導入できない等の問題がある。そこで微粒子分散液を2枚のスライドガラスでははさみ、一方のスライドガラスに親水化したハニカム膜を固定し、一方のスライドガラスを一定速度でスライドさせる方法を考案した。その結果、非常に効率よく、よりパッキングしたハニカム-微粒子ハイブリッド構造が家試製された。色素を励起すると孔部分が明...
    文部科学省, 基盤研究(A), 北海道大学, 連携研究者, 競争的資金, 14205132
■ 産業財産権
  • 炭素構造体の製造方法及び炭素構造体、並びに炭素構造体の集合体及び分散体
    特許権
    2007-169148
  • 生体適合性および高体積変化能を有する組織体ならびにその作製方法
    特許権
    2006-204813
  • DNAを用いた透明電極の作製方法
    特許権
    2006-207010
  • DNA一分子の特異的塩基配列検出法
    特許権
    2004-283098
  • 環状DNAの伸長固定化法
    特許権
    2004-147537