光合成蛋白における生体分子スピン系の量子情報操作に向けた研究
Publicly Offered Research
| Project Area | Quantum cybernetics - interdisciplinary studies of quantum controls and developments toward quantum computing |
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| Project/Area Number |
24102701
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Osaka City University (2013)
Tohoku University (2012) |
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Principal Investigator |
松岡 秀人 大阪市立大学, 理学(系)研究科(研究院), 客員准教授 (90414002)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2013)
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| Budget Amount *help |
¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2013: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2012: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
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| Keywords | 光合成 / 量子コヒーレンス / 高時間分解EPR / エネルギー変換 / エンタングルド状態 / 高時間分解ESR / 生体量子情報 |
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| Research Abstract |
光合成における高効率なエネルギー変換プロセスが、長寿命の量子コヒーレンスに関連している可能性が、複数のグループによって示されてきた。さらに最近では光合成のモデル系として、室温においても光励起状態で量子コヒーレンスを示すヘテロダイマー型分子の合成が報告された。我々はこれまで、高時間分解EPR（Electron Paramagnetic Resonance）実験から、光合成反応における光エネルギー変換の初期過程において、純粋な一重項状態をとるスピン相関ラジカル対（correlated spin pair）が光誘起電子移動によって生成され、室温においても比較的長寿命のコヒーレンスを有していることを示してきた。また、シアノバクテリアタンパク質中の置換可能な水素および窒素を重水素化および15N置換することで、コヒーレンス時間が主に周辺の核スピンによって影響を受けていることを明らかにした。光合成の電子移動経路は各タンパク質中に2つあるが、一方のラジカル対について、量子コヒーレンス時間は同位体置換によって600ナノから1.2マイクロ秒まで伸びることを明らかにした。しかし、もう一方のラジカル対は、同じような化学的環境下に置かれているにもかかわらず、量子コヒーレンス時間は半分であり、熱的に常に揺らいでいる多数の水分子やアミノ酸分子などが存在する生物的環境において、長寿命の量子コヒーレンスを維持する別の要因も示唆された。今後、太陽電池に利用されるチオフェンオリゴマーを対象に、光合成のモデル分子の合成と高時間分解EPRによる特性化を行い、生物機能と量子コヒーレンスとの関係を分子論的に詳細に明らかにしていく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
