Creation of Nanobio Materials Using Electrolyte Plasmas in the Atmosphere

Abstract

有機分子一つ一つに電子素子の役割を持たせようとする 「分子エレクトロニクスデバイス」が、現在注目を集めてお り、その構成要素として、DNAに代表される生体分子とフ ラーレンやカーボンナノチューブ等のナノカーボンを会合 させた新規ナノバイオ物質が有力な候補の一つとなってい る。DNAは 4種類の塩基分子から構成され、それぞれが固 有の電子状態を持っているため、塩基配列によって様々な バンドギャップを持つ半導体になり得ることや 1), 、DNA をテンプレート(鋳型)として用いて金属微粒子を特定の 位置に配置することで、ナノ細線や量子ドット等の量子効 果を利用した新規デバイスも期待できることから、ユニー クな 1次元系新機能性材料として盛んに研究が行われてい る 。 一方、DNAの直径と同程度の内直径を持ち、炭素原子 のみからなる 1次元系物質のカーボンナノチューブ (CNT) も、その特異な機械的、電気的、光学的特性から、超高速、 超低消費電力素子等への応用が期待されており、さらに DNAと相互作用させることにより、CNTを介して DNAの 電子状態の変化を観測する高感度のバイオセンサとしての 応 用 や DNAを量子ドットとして動作させる量子効果デ バイスへの応用 等も模索されている。しかしながら、こ れらの DNAは全て大気中に曝されており、構造的な脆弱 性を有する DNAは、外界からの影響で容易に欠陥、湾曲、 交錯などが起こり、これらの構造変化により電気的特性が 大きく変化するなど、デバイス化には多くの課題が残され ていた。 そこで本研究では、「プラズマ理工学的手法」を用いて DNAを CNTの内部空間に包み込むことで、CNTの機械的 強度、化学的安定性により DNAの構造的な脆弱性を克服 でき、初めて安定な「分子エレクトロニクスデバイス」が 可能になると考え、新機能性材料として高いポテンシャル を有する DNA内包 CNT等の新規ナノバイオ物質の創製を 目指している。