We have fabricated a centimeter-size single-layer graphene device with a gate electrode, which can modulate the transmission of terahertz and infrared waves. Using time-domain terahertz spectroscopy and Fourier-transform infrared spectroscopy in a wide frequency range (10-10 000 cm(-1)), we measured the dynamic conductivity change induced by electrical gating and thermal annealing. Both methods were able to effectively tune the Fermi energy, E(F), which in turn modified the Drude-like intraband absorption in the terahertz as well as the "2E(F) onset" for interband absorption in the mid-infrared. These results not only provide fundamental insight into the electromagnetic response of Dirac fermions in graphene but also demonstrate the key functionalities of large-area graphene devices that are desired for components in terahertz and infrared optoelectronics.

Abstract Clustered protocadherin (Pcdh) functions as a cell recognition molecule through the homophilic interaction in CNS. However, its interactions have yet not been visualized in neurons. We previously reported PcdhγB2-FRET probes to be applicable only for cell lines. Herein, we newly designed PcdhγB2-FRET probes by fusing FRET donor and acceptor fluorescent proteins to a single PcdhγB2 molecule and succeeded in visualizing PcdhγB2 homophilic interaction in cultured hippocampal neurons. The γB2-FRET probe localized in the soma and neurites, and FRET signals were observed at contact sites between neurites and eliminated by EGTA addition. Live imaging revealed that the FRET-negative γB2 signals were rapidly moving along neurites and soma, whereas the FRET-positive signals remained in place. We observed that the γB2 proteins at synapses rarely interact homophilically. The γB2-FRET probe would allow us to elucidate the function of the homophilic interaction and the cell recognition mechanism. Significance Statement We visualize the Pcdh homophilic interaction using a novel FRET-based probe, and reveal that the homophilically interacting Pcdh proteins are found at contact sites between the neurites and roots of neurites from the soma, and are stable at a location. Additionally, in neurons, Pcdh proteins are located at synapses but rarely interact homophilically.

Abstract In mature neurons, excitatory synapses are formed on the dendritic spine, whereas inhibitory synapses are formed on the dendritic shaft. Thus, it is primarily the accumulation of synaptic proteins that characterizes inhibitory synapses as distinct from non-synaptic regions. Protein accumulation is achieved by a combination of microtubule (MT)-based transport by kinesins and lateral diffusion across the plasma membrane; however, how and when proteins are released from kinesins remains unclear. Using primary cultured hippocampal neurons, we found that Teneurin-2 (TEN2) promotes synaptic protein accumulation by recruiting MTs via the representative MT plus end-tracking protein, EB1. MTs recruitment was enhanced when the extracellular domain of TEN2 successfully chose partners, and the lateral diffusion of TEN2 was inhibited. Conversely, if TEN2 partner choice is not achieved, MTs are not recruited, and thus synaptogenesis is not followed. Our study revealed that cargo release from kinesins through TEN2-MTs interactions supports the continuity from partner choice to synaptogenesis, which is a critical step in synaptic maturation.