Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
酸素発生型光合成は光エネルギーを動力源として、水を分解し還元力を生成する。光エネルギーによって初期電子供与体であるクロロフィルから電荷分離を生じ、飛びだした電子の生体内での最終受容体はNADP＋である。この時、プロトンを受容体にすれば再生可能エネルギーとして注目されている分子上水素が得られる。水を分解するためには、初期電子供与体が水より高電位を形成すること、そのために光エネルギーの効率的な濃縮が必要なこと、電荷分離後の電子移動に関しての知見を積み上げることが必要となる。我々は光励起によって分離した電子の伝達に酸化グラフェンが人工的な電子伝達成分として利用できることを本研究により見出した。グラフェンはシリコンよりも高い伝導性をもつことから、この系の応用が期待される。また、既知のクロロフィルaよりも吸収極大を低エネルギー側にもつ新規クロロフィルであるクロロフィルdやクロロフィルfが存在している。これらのクロロフィルは可視域に吸収極大をもつクロロフィルよりも低いエネルギーを使えることから、光合成に用いることが可能な光エネルギーの幅が広がることになり、よりエネルギー変換の効率が上がることが期待される。そのためには、光化学系タンパク質の構造を知る必要があるが、我々はクロロフィルfを結合した光化学系Iの構造を高分解能で明らかにし、それぞれのクロロフィルの位置を決定した。これは光エネルギーの濃縮機構解明に重要な知見を与えたことになり、高電位形成を行う初期電子供与体への光エネルギー移動の経路を知ることにつながる。また、シアノバクテリアの生物種の検討により高効率で水素発生を行う生物種の選抜を行った。これらを組み合わせることにより、より波長幅の広い光エネルギー、高電位形成の初期電子供与体から電荷分離し、その電子から水素を発生させることにつながっていくと期待できる。
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2020 2019 2018
All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results, Peer Reviewed: 9 results, Open Access: 3 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results, Invited: 2 results)
Nature Communications
Volume: 11 Issue: 1 Pages: 1-10
10.1038/s41467-019-13898-5
120006826004
International Journal of Hydrogen Energy
Volume: 45 Issue: 4 Pages: 2627-2639
10.1016/j.ijhydene.2019.11.164
Proceedings of the 24th Asia and South Pacific Design Automation Conference
Volume: 1 Pages: 7-8
10.1145/3287624.3287751
Journal of Photochmistry and Photobiology B
Volume: 195 Pages: 58-66
10.1016/j.jphotobiol.2019.03.008
ACS Appl. Mater. Inter.
Volume: 11 Issue: 45 Pages: 42773-42779
10.1021/acsami.9b14771
PHOTOSYNTHESIS RESEARCH
Volume: 139 Issue: 1-3 Pages: 185-291
10.1007/s11120-018-0556-2
Volume: 44 Issue: 12 Pages: 5799-5811
10.1016/j.ijhydene.2019.01.092
New Journal of Chemistry
Volume: 42 Issue: 12 Pages: 10067-10077
10.1039/c8nj02119h
Plant Direct
Volume: 2 Issue: 10
10.1002/pld3.84
