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Geometry and Orientation of Photoinduced Primary Charge-Separated State in the Photosystem II Reaction Center

Research Project

Project/Area Number 25288004
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypePartial Multi-year Fund
Section一般
Research Field Physical chemistry
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

Yasuhiro Kobori  神戸大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (00282038)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) MINO HIROYUKI  名古屋大学, 大学院理学研究科, 准教授 (70300902)
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥19,370,000 (Direct Cost: ¥14,900,000、Indirect Cost: ¥4,470,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2014: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2013: ¥14,430,000 (Direct Cost: ¥11,100,000、Indirect Cost: ¥3,330,000)
Keywords光合成 / 光電荷分離 / 立体構造 / 電子的相互作用 / 電子スピン共鳴法 / 光合成光化学系II / 電荷分離状態 / 電子スピン共鳴 / 電荷分離 / 時間分解電子スピン共鳴法 / 量子コヒーレンス / 励起三重項状態
Outline of Final Research Achievements

We have developed a method to analyze geometries and molecular orientations of photoinduced charge-separated states by detections of the magnetic interactions by using the time-resolved paramagnetic resonance (TREPR) methods. We have employed multi-frequency TREPR spectroscopy to characterize the geometries and the electronic coupling of the photoinduced primary charge-separated states generated in the photosynthetic reaction centers and in the photosystem II reaction center of spinach. We have clarified molecular mechanisms of the efficient charge generations and of the preventions of the energy-wasting charge-recombinations.

Report

(4 results)
  • 2015 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (68 results)

All 2016 2015 2014 2013 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 6 results) Presentation (53 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 13 results) Book (3 results) Remarks (1 results)

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      T. Higashino, T. Yamada, M. Yamamoto, A. Furube, N. V. Tkachenko, T. Miura, Y. Kobori, R. Jono, K. Yamashita, H. Imahori
    • Journal Title

      Angew. Chem.-Int. Edit.

      Volume: 55 Issue: 2 Pages: 629633-629633

    • DOI

      10.1002/anie.201509067

    • NAID

      120006558388

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      Takashi Tachikawa, Tomoya Ochi, Yasuhiro Kobori
    • Journal Title

      ACS Catalysis

      Volume: 6 Issue: 4 Pages: 2250-2256

    • DOI

      10.1021/acscatal.6b00234

    • NAID

      120005842518

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      T. Miura, R. Tao, S. Shibata, T. Umeyama, T. Tachikawa, H. Imahori, Y. Kobori
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      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: - Issue: 18 Pages: 5879-5885

    • DOI

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      J. Phys. Chem. B

      Volume: - Issue: 19 Pages: 43654372-43654372

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.6b01072

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      J. Phys. Chem. Lett.

      Volume: 6 Issue: 16 Pages: 31953201-31953201

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      J. Phys. Chem. C

      Volume: 119 Issue: 15 Pages: 80788088-80788088

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b01294

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      Taku Miura, Motoko Aikawai, Yasuhiro Kobori
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      J. Phys. Chem. Lett.

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 30-35

    • DOI

      10.1021/jz402300m

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      Y. Kobori and T. Miura
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      e-J. Surf. Sci. Nanotech.

      Volume: 35 Pages: 621-626

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      同志社大学京田辺キャンパス
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      同志社大学京田辺キャンパス
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      奈良先端科学技術大学院大学
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      第54回電子スピンサイエンス学会年会
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      阿児 拓海、立川 貴士、尾坂 格、小堀 康博
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      第54回電子スピンサイエンス学会年会
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      朱鷺メッセ
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      2015-11-02
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      金沢大学角間キャンパス
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      光化学討論会
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      大阪市立大学 杉本キャンパス
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      2015-09-09
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      立川 貴士、狩俣 出、小堀 康博
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      光化学討論会
    • Place of Presentation
      大阪市立大学 杉本キャンパス
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      大阪市立大学 杉本キャンパス
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      2015-09-09
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      大阪市立大学 杉本キャンパス
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      阿児 拓海、立川 貴士、尾坂 格、小堀 康博
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      大阪市立大学 杉本キャンパス
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      奈良先端科学技術大学院大学
    • Year and Date
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    • Author(s)
      Yasuhiro Kobori
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      Freiburg University
    • Year and Date
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      Yasuhiro Kobori, Nina Ponomarenko, James R. Norris Jr.
    • Organizer
      AWEST2015
    • Place of Presentation
      淡路国際会議場
    • Year and Date
      2015-06-15
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    • Author(s)
      立川 貴士、狩俣 出、小堀 康博
    • Organizer
      ナノ学会第13回大会
    • Place of Presentation
      東北大学 片平さくらホール
    • Year and Date
      2015-05-11
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      安倍 知花; 茶谷 絵理; 立川 貴士; 小堀 康博
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会2015
    • Place of Presentation
      日本大学 理工学部船橋キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
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      江間 文俊; 齋藤 尚平; 大須賀 篤弘; 田辺 真奈; 山内 清語; 杉崎 研司; 佐藤 和信; 工位 武治; 立川 貴士; 小堀 康博
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会2015
    • Place of Presentation
      日本大学 理工学部船橋キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
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      阿児 拓海; 三浦 拓; 立川 貴士; 丸本 一弘; 小堀 康博
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会2015
    • Place of Presentation
      日本大学 理工学部船橋キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
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    • Author(s)
      Yasuhiro Kobori
    • Organizer
      SCM 2015 - 14th International Symposium on Spin and Magnetic Field Effects in Chemistry and Related Phenomena
    • Place of Presentation
      Saha Institute of Nuclear Physics, Kolkata, India
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      アジア太平洋EPR/ESR学会-国際EPR(ESR)学会-第53回電子スピンサイエンス学会年会合同国際会議(APES-IES-SEST2014)
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      2014-11-12 – 2014-11-16
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      東大寺総合文化センター
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      2014-11-12 – 2014-11-16
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      東大寺総合文化センター
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      2014-11-12 – 2014-11-16
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    • Author(s)
      Yasuhiro Kobori
    • Organizer
      32nd National Physics Congress of the Samahang Pisika ng Pilipinas
    • Place of Presentation
      National Institute of Physics University of the Philippines, Quezon City, Philippines
    • Year and Date
      2014-10-17 – 2014-10-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Morphology effect on the geometry of the the photoinduced charge separated states in RR-P3HT:PCBM blend film studies by time-resolved EPR2014

    • Author(s)
      三浦拓; 小堀 康博
    • Organizer
      5th International Meeting on Spin in Organic Semiconductors
    • Place of Presentation
      Himeji
    • Year and Date
      2014-10-13 – 2014-10-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ポリヘキシルチオフェン-フラーレンをオリゴフェニレンで連結した分子P3HT-Phm-C60に生成する光誘起電荷分離状態の時間分解EPR法による解析2014

    • Author(s)
      三浦 拓; 陶 然; 梅山 有和; 立川 貴志; 小堀 康博; 今堀 博
    • Organizer
      2014年光化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学 札幌キャンパス
    • Year and Date
      2014-10-11 – 2014-10-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ぺロブスカイト型太陽電池の光活性層界面に生成する光電荷分離状態の時間分解EPR2014

    • Author(s)
      宮崎 晃侑; 三浦 拓; 尾込 裕平; 立川 貴志; 早瀬 修二; 小堀 康博
    • Organizer
      2014年光化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学 札幌キャンパス
    • Year and Date
      2014-10-11 – 2014-10-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒト血清アルブミンーアントラキノン-1-スルホン酸イオン複合体の電荷分離構造に対するグリセロール添加効果2014

    • Author(s)
      対馬 正樹; 婦木 正明; 三浦 拓; 立川 貴志; 小堀 康博
    • Organizer
      2014年光化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学 札幌キャンパス
    • Year and Date
      2014-10-11 – 2014-10-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 時間分解EPR法による光合成反応中心の初期電荷分離構造と電子的相互作用の解析2014

    • Author(s)
      小堀 康博; Nina Ponomarenko; James R. Norris Jr.
    • Organizer
      2014光化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学 札幌キャンパス
    • Year and Date
      2014-10-11 – 2014-10-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 時間分解EPR法によるヘキサフィリン励起三重項状態の電子構造の解明2014

    • Author(s)
      江間 文俊; 大須賀 篤弘; 田辺 真奈; 山内 清語; 立川 貴志; 小堀 康博
    • Organizer
      2014年光化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学 札幌キャンパス
    • Year and Date
      2014-10-11 – 2014-10-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ホウレン草のPSII反応中心に生成する光電荷分離状態の時間分解EPR2014

    • Author(s)
      長谷川 将司; 三浦 拓; 立川 貴士; 三野 広幸; 小堀 康博
    • Organizer
      2014年光化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学 札幌キャンパス
    • Year and Date
      2014-10-11 – 2014-10-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 光合成反応中心の初期電荷分離過程に伴う立体構造変化:時間分解EPR法による解析2014

    • Author(s)
      小堀 康博; Nina Ponomarenko; James R. Norris Jr.
    • Organizer
      第8回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      広島大学 東広島キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Electron-hole dissociations influenced by alkyl side chains in the photovoltaic Polyalkylthiophene:PCBM interface2014

    • Author(s)
      Yasuhiro Kobori
    • Organizer
      Grand Renewable Energy International Conference
    • Place of Presentation
      Tokyo Big Sight, Tokyo
    • Year and Date
      2014-08-27 – 2014-09-01
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Time-Resolved EPR study on cofactor geometries and electronic couplings of primary charge-separated state inthe photosynthetic reaction center2014

    • Author(s)
      Yasuhiro Kobori; Nina Ponomarenko; James R. Norris Jr.
    • Organizer
      2nd Awaji International Workshop on “Electron Spin Science & Technology: Biological and Materials Science Oriented Applications
    • Place of Presentation
      Awaji Island, Hyogo, Japan
    • Year and Date
      2014-06-15 – 2014-06-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] "Initial Molecular Photocurrent: Nanostructure and Motion of Weakly Bound Charge-Separated State in Organic Photovoltaic Interface"

    • Author(s)
      Yasuhiro Kobori
    • Organizer
      Spin Chemistry Meeting 2013
    • Place of Presentation
      オーストリア バッドホーフガスタイン
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of glycerol addition on photo-induced charge-separated state structure:9,10-Anthraquione-1-Sulfonate bound to Human Serum Albumin

    • Author(s)
      Masaki Tsushima, Hisao Murai, Yasuhiro Kobori
    • Organizer
      Spin Chemistry Meeting 2013
    • Place of Presentation
      オーストリア バッドホーフガスタイン
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Orientational structure and charge dissociation of photoinduced charge-separated states in P3HT-PCBM blend films fabricated by the spin coat method

    • Author(s)
      Taku Miura, Hisao Murai, Yasuhiro Kobori
    • Organizer
      Spin Chemistry Meeting 2013
    • Place of Presentation
      オーストリア バッドホーフガスタイン
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] スピンコート法で作成したP3HT-PCBMブレンド膜に生成する光電荷分離状態の立体構造と電荷解離

    • Author(s)
      三浦 拓・野路 竜平・津金澤 秀平・村井久雄・小堀康博
    • Organizer
      2013年光化学討論会
    • Place of Presentation
      愛媛大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 有機分子による光エネルギー変換機能:光合成反応中心と有機薄膜太陽電池

    • Author(s)
      小堀康博・James R. Norris Jr.
    • Organizer
      第17回ESRフォーラム研究会
    • Place of Presentation
      九州大学医学部百年講堂
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] "Exploring Roles of Nanostructure and Entropy on Primary Charge Dissociation in Organic Photovoltaic Interfaces Using Transient EPR"

    • Author(s)
      Taku Miura, ○Yasuhiro Kobori
    • Organizer
      1st Awaji International Workshop on Electron Spin Science & Technology: Biological and Materials Science Oriented Applications
    • Place of Presentation
      兵庫県、淡路島
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 時間分解EPR法による光合成光化学系II反応中心の初期電荷分離構造

    • Author(s)
      ○小堀 康博・山下 幸美・近藤 徹・三野 広幸
    • Organizer
      2013年光化学討論会 愛媛大学
    • Place of Presentation
      愛媛大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] スピンコート法で作成したP3HT-PCBMブレンド膜に生成する光電荷分離状態の立体構造と電荷解離

    • Author(s)
      三浦 拓・野路 竜平・津金澤 秀平・村井久雄・小堀康博
    • Organizer
      2013年光化学討論会 愛媛大学
    • Place of Presentation
      愛媛大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] スピンコート法で作成したP3HT-PCBMブレンド膜に生成する光電荷分離状態の立体構造と電荷解離

    • Author(s)
      ○三浦 拓・野路 竜平・津金澤 秀平・村井久雄・小堀康博
    • Organizer
      2013年光化学討論会 愛媛大学
    • Place of Presentation
      愛媛大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Transient EPR Studies on Primary Charge Separations in Organic Photovoltaics and Photosynthesis

    • Author(s)
      Yasuhiro Kobori
    • Organizer
      分子科学研究所ESR設備を中心にした国際連携検討会 分子科学研究所
    • Place of Presentation
      分子科学研究所、愛知県岡崎市
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 時間分解電子スピン共鳴法による有機薄膜太陽電池の光電流生成初期過程の観測:界面電子ー正孔対の立体構造と電子状態

    • Author(s)
      小堀康博
    • Organizer
      次世代太陽電池の動向と展望 京を用いた新材料設計に向けて 理化学研究所 計算科学研究機構
    • Place of Presentation
      理化学研究所、計算科学研究機構、兵庫県神戸市
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 時間分解EPR法を用いた太陽光発電用ポリアルキルチオフェン:PCBM界面の電子-正孔間解離

    • Author(s)
      三浦拓・相川素子・小堀康博
    • Organizer
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      青山学院大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Book] 「電子スピンコヒーレンスによる有機太陽電池基板の電子伝達機能の解明」in: 「太陽光と光電変換機能-分野融合から生まれる次世代太陽電池-」2016

    • Author(s)
      小堀康博
    • Total Pages
      7
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Book] 「有機薄膜太陽電池の電子伝達機構:光合成反応中心との比較」in: 「光合成研究と産業応用最前線」2014

    • Author(s)
      小堀康博、三浦拓
    • Total Pages
      9
    • Publisher
      株式会社エヌ・ティー・エス
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Book] 分子光化学の原理2013

    • Author(s)
      小堀康博、井上晴夫、伊藤攻、田島正弘、高木克彦、喜多村昇、唐津孝、山内清吾、嶋田哲也、福村裕史、池田憲昭、宮坂博、新井達郎、中島信昭、井上佳久、水野一彦、池田浩、太田英輔、狩野佑介、松井康哲、真嶋哲郎、藤塚守、高木慎介、鍋谷悠、伊藤攻、保田昌秀、白上努
    • Publisher
      丸善出版
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 有機薄膜太陽電池で電流を効率よく発生させる仕組みを実験的に解明"

    • URL

      http://www.jst.go.jp/pr/announce/20131225/index.html

    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2013-05-21   Modified: 2022-02-01  

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