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DNA/導電性高分子高次組織体

生命現象の中心的な存在として広く認知されているDNAはいわば超分子と言っても過言ではない天然の機能性高分子です。この素材自体単純な２重らせんの構造規則性高分子が、外部刺激に対してダイナミックに応答、機能し、生命現象の発現に大きく関与しています。

　近年、そのDNAが電気を流すかどうかで熱い議論がなされており、バイオエレクトロニクス材料や分子素子の観点から大きな注目を集めています。我々はDNAの電気特性を、"電気が流れる"高分子（導電性高分子）を複合させ、増強させることで、光・電気的により高いパフォーマンスを示すDNA高次組織体の構築を行っています。

　DNAは負に帯電したポリアニオンであるため正に帯電したカチオン性化合物をその構造中に取り込むことができます。また、塩基対の疎水性相互作用を利用することもできるため、これらの特徴をもつ化合物をDNAとただ混ぜるだけで、DNA中にそれらを高次に固定・配列した、いわゆる超分子ポリマーを構築することができます（図1）。我々は"光をあてると機能する分子"と"導電性高分子の素"をこのDNA中に高次に配列させ、光照射することで、DNA、光機能性分子、導電性高分子が高次に配列されたナノ組織体を構築しました（図2）。この組織体は外部刺激に応答したり、興味深い電気特性を示します。この中での電気の流れ方や構造の影響を調べています。

 

DNA組織体を用いた光電機能デバイス

DNA/導電性高分子組織体は"電気を流す高分子"が増強されているため、電気特性はDNA単体に比べ改善されています。組織体中には、正孔（正の電荷）を輸送できる導電性高分子を含むだけでなくは、光吸収ならびに発光材料としても機能する光機能性分子をその構造中に含んでいます。また光によって導電性高分子を作っているため、導電性高分子と光機能性高分子間の電子移動がその条件下でベストな状態で調製されるはずです。すなわち、光機能性分子や希望的にDNAが電子を輸送できれば、この高次組織体は単一鎖レベルでの光電変換ならびに発光素子になるはずです（図3）。事実、この組織体からなる薄膜が光電変換特性や良好は電界発光特性を示すことを明らかにしています。像"情報"も伝達できる生命"情報"材料としての新たな活用・開発を目指すとともに、環境調和型の革新的な高次機能材料となり得ることを期待しています。

図3