Development of light-harvesting antennas based on cyclic oligosaccharide and the application for artificial photosynthesis

• Project/Area Number: 18K14189
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 32020:Functional solid state chemistry-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Shigemitsu Hajime 大阪大学, 工学研究科, 助教 (00791815)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: シクロデキストリン / 光捕集 / 円偏光発光 / エネルギー移動 / 超分子 / 光触媒 / 有機色素 / 環状オリゴ糖 / 人工光合成

Outline of Final Research Achievements

We synthesized light-harvesting antennas consisting of cyclic oligosaccharide with high light absorption property and constructed supramolecular complexes with photo-functional molecules. In this study, the unique photophysical properties of the light-harvesting antennas were clarified.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々は、天然の光合成によって地球に蓄えられたエネルギーを消費して経済活動を行っている。太陽光エネルギーを化学や電気エネルギーへと変換可能なシステムの研究・開発は、今後も欠かすことができない。本研究によって創出した光捕集アンテナ分子は、光エネルギーの高効率変換へと繋がり、現状の化石燃料に依存した社会からの脱却を可能にすることが期待される。

Research Products

• [Journal Article] Aggregation-induced photocatalytic activity and efficient photocatalytic hydrogen evolution of amphiphilic rhodamines in water (2020)
  • Author(s): Shigemitsu Hajime、Tani Youhei、Tamemoto Tomoe、Mori Tadashi、Li Xinxi、Osakada Yasuko、Fujitsuka Mamoru、Kida Toshiyuki
  • Journal Title: Chemical Science Volume: 11 Issue: 43 Pages: 11843-11848
  • DOI: 10.1039/d0sc04285d
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Enhancing Photostability of a Coumarin Dye by Self‐inclusion into a Cyclodextrin Cavity in Aqueous Solution and Living Cells (2020)
  • Author(s): Shigemitsu Hajime、Matsuda Keigo、Mori Tadashi、Nakatsuji Hirotaka、Matsusaki Michiya、Kida Toshiyuki
  • Journal Title: Asian Journal of Organic Chemistry Volume: 9 Issue: 12 Pages: 2112-2115
  • DOI: 10.1002/ajoc.202000365
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Control of Guest Inclusion and Chiral Recognition Ability of 6‐ O ‐Modified β‐Cyclodextrins in Organic Solvents by Aromatic Substituents at the 2‐ O Position (2020)
  • Author(s): Kalaw Justine M.、Yamamoto Ryusuke、Kogame‐Asahara Chizuru、Shigemitsu Hajime、Kida Toshiyuki
  • Journal Title: ChemPlusChem Volume: 85 Issue: 8 Pages: 1928-1933
  • DOI: 10.1002/cplu.202000522
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Protein-responsive protein release of supramolecular/polymer hydrogel composite integrating enzyme activation systems (2020)
  • Author(s): Shigemitsu Hajime、Kubota Ryou、Nakamura Keisuke、Matsuzaki Tomonobu、Minami Saori、Aoyama Takuma、Urayama Kenji、Hamachi Itaru
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 11 Issue: 1 Pages: 3859-3859
  • DOI: 10.1038/s41467-020-17698-0
  • NAID: 120006876564
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Supramolecular Organogel Formation through Three-dimensional α-Cyclodextrin Nanostructures: Solvent Chirality-selective Organogel Formation (2020)
  • Author(s): Toshiyuki Kida, Ayumi Teragaki,Justine M. Kalaw, Hajime Shigemitsu
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: - Issue: 55 Pages: 7581-7584
  • DOI: 10.1039/d0cc02112a
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Novel molecular tube fully modified at one end: Selective inclusion of cis-unsaturated fatty acid esters (2020)
  • Author(s): Chizuru Kogame-Asahara, Shogo Ito, Hitomi Iguchi, Ai Kazama, Hajime Shigemitsu, Toshiyuki Kida
  • Journal Title: Chemcal Communications Volume: 56 Issue: 9 Pages: 1353-1356
  • DOI: 10.1039/c9cc08709e
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 有機色素分子の自己集合による光触媒機能の発現 (2021)
  • Author(s): 重光孟、谷陽平、爲本智恵、木田敏之
  • Organizer: 日本化学会 第101春季年会(2021)
• [Presentation] 超分子光触媒の疎水場を利用した水中におけるアントラセン酸化反応 (2021)
  • Author(s): 爲本智恵、重光孟、谷陽平、木田敏之
  • Organizer: 日本化学会 第101春季年会(2021)
• [Presentation] 蛍光有機色素を修飾したシクロデキストリン誘導体の円偏光発光特性および置換位置効果 (2021)
  • Author(s): 山田慎太郎、重光孟、川上晃聖、森直、木田敏之
  • Organizer: 日本化学会 第101春季年会(2021)
• [Presentation] ローダミン分子の自己集合による超分子光触媒の創成と機能 (2021)
  • Author(s): 萩尾里美、重光孟、爲本智恵、谷陽平、木田敏之
  • Organizer: 日本化学会 第101春季年会(2021)
• [Presentation] フルオレセイン誘導体の自己集合による光触媒活性制御 (2021)
  • Author(s): 小林真和、爲本智恵、谷陽平、重光孟、木田敏之
  • Organizer: 日本化学会 第101春季年会(2021)
• [Presentation] 有機色素の自己集合による光触媒機能の発現 (2020)
  • Author(s): 重光孟、谷陽平、為本智恵、木田敏之
  • Organizer: 高分子研究発表会（神戸）
• [Presentation] ローダミン誘導体の超分子集合体形成による光触媒機能の発現 (2020)
  • Author(s): 重光孟、谷陽平、為本智恵、木田敏之
  • Organizer: 2020年web光化学討論会
• [Presentation] Development of a supramolecular photocatalyst by self-assembly of a carbocyanine dye (2020)
  • Author(s): Tomoe Tamemoto, Hajime Shigemitsu, Tohei Tani, Toshiyuki Kida
  • Organizer: 2020年web光化学討論会
• [Presentation] シクロデキストリン環上でのピレンエキシマー形成による円偏光発光特性の発現 (2020)
  • Author(s): 川上晃聖、重光孟、梶原陸生、森直、木田敏之
  • Organizer: 2020年web光化学討論会
• [Presentation] 多環芳香族化合物を修飾したシクロデキストリン誘導体の円偏光発光特性 (2020)
  • Author(s): 山田慎太郎、重光孟、川上晃聖、森直、木田敏之
  • Organizer: 2020年web光化学討論会
• [Presentation] 有機色素の自己集合による光触媒機能の創発 (2020)
  • Author(s): 重光孟、谷陽平、為本智恵、木田敏之
  • Organizer: 第69回高分子討論会
• [Presentation] ローダミン誘導体の超分子集合体の光触媒機能 (2020)
  • Author(s): 谷陽平、重光孟、為本智恵、木田敏之
  • Organizer: 第69回高分子討論会
• [Presentation] 超分子光触媒：有機色素分子の集合体形成が誘起する光触媒機能 (2020)
  • Author(s): 重光孟
  • Organizer: グローバル若手研究者フロンティア研究拠点シンポジウム
• [Presentation] Circular polarized luminescence induced by multivalent pyrenes assembly on a cyclodextrin (2019)
  • Author(s): Hajime Shigemitsu
  • Organizer: International symposium on circularly polarized luminescence and the related phenomena (ISCPL) 2019
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Patent(Industrial Property Rights)] 円偏光発光材料 (2019)
  • Inventor(s): 重光孟・木田敏之
  • Industrial Property Rights Holder: 重光孟・木田敏之
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2019
• [Patent(Industrial Property Rights)] 円偏光発光材料 (2019)
  • Inventor(s): 重光孟
  • Industrial Property Rights Holder: 重光孟
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2019