| 研究課題/領域番号 |
17K19105
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究分野 |
物理化学、機能物性化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
小堀 康博 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 教授 (00282038)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
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| キーワード | 光合成 / 光電荷分離 / 電子的相互作用 / 構造解析 / 太陽光エネルギー変換 / 電子スピン共鳴 / タンパク質 / 異方性 / 植物光合成 / 光電荷分離状態 / 立体構造 / 電子スピン共鳴法 / 光エネルギー変換 / 可視化 / 電荷分離 / 電子スピン分極 |
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| 研究成果の概要 |
次世代のクリーンエネルギー創出に向け、反応初期過程の仕組みをオングストローム領域の三次元映像化によって明らかにする実験的方法論として時間分解電子スピン共鳴法による計測から分子集合体の初期過程で生成する電荷分離状態の中間体立体構造を、高い空間分解能にて三次元映像として可視化する「時間分解電子スピン分極イメージング法」を開発した。光合成タンパク質であるホウレン草のPSIIにおいて生成する初期電荷分離状態の不対電子軌道を特定し、中間体分子の距離および位置と分子配向を高い空間分解能にて画像化した。電子的相互作用を特徴付け、高効率な光エネルギー変換を引き起こす根源的な分子機構の解明を達成した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、初期電荷分離活性種の同定を行うだけでなく、中間体分子の立体的な位置、距離、分子配向および軌道の広がりや重なりによる電子的相互作用を量子論に立脚した全く新しい磁気イメージング法の開発により正確に求めた。これは、試料の結晶化が不可能な複雑系であっても中間体やラジカル対の立体構造をオングストローム領域の高い空間分解能にて三次元映像化する画期的なツールを提供するものであり、磁気共鳴原理をベースとした本技術の開発は太陽電池における効率的電荷生成や新しい光触媒開発への応用や、特定分子をターゲットとする治療への応用など、産業・医療分野の広範囲な応用への可能性を十分に秘めている。
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