2020 Fiscal Year Annual Research Report
Fine controlf of Multi-Electron Transfer of Ground and Excited States of Metal-Oxygen Complexes
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16H02268
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
福住 俊一 名城大学, 理工学研究科, 特任教授 (40144430)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大久保 敬 大阪大学, 先導的学際研究機構, 教授 (00379140)
山田 裕介 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (30358270)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 人工光合成 / 太陽燃料 / 光化学系Iモデル / 光化学系IIモデル / 電子移動反応機構 / 金属酸素活性種 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在我々が使用している化石資源は数十億年にわたる光合成の産物であり、これは太陽エネルギーの貯金であると言える。現状では人類がこの貯金を一気に取り崩してエネルギーを得ている。その結果、光合成で永年固定した二酸化炭素が急激に放出されて、地球温暖化だけでなく、近い将来の化石資源の枯渇が深刻に懸念される事態となっている。従って、地球環境エネルギー問題の根本的解決をはかるためには、自然界が行っている光合成より単純かつ効率の良い人工光合成システムを構築する必要がある。人工光合成を分子レベルで実現するには、光捕集、電荷分離、水の酸化還元を総合的に組み合わせる必要がある。天然の光合成では光化学系II複合体（PSII）において, 太陽光の捕集、多段階光誘起電子移動を経て長寿命電荷分離を生成し、水がプラストキノンを還元して酸素とプラストキノールが生成する。光合成系I複合体(PSI)ではPSIIで得られたプラストキノールを電子、プロトン源として光合成反応中心の電荷分離状態によりNADP補酵素をNADPH補酵素に還元する。本基盤研究では、人工光合成に必要な全ての過程を分子レベルで最適化して組み合わせる研究において世界をリードしてきた。2018年にPSIIおよびPSIの分子機能モデルを初めて構築し、その反応活性種、反応機構を明らかにした。2022年にはPSII とPSIを複合した人工光合成分子機能モデルシステムを構築し、分子触媒を用いて世界で初めて水から水素と酸素を得ることに成功した。さらに太陽と海水と空気から過酸化水素を液体太陽燃料として製造する方法と、得られた過酸化水を燃料とする過酸化水素燃料電池を開発した。
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| Research Progress Status |
令和2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 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(3 results)
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[Journal Article] 1156.Heme compound II models in chemoselectivity and disproportionation reactions2022
Author(s)
Ranjana Gupta, Xiao-Xi Li, Youngseob Lee, Mi Sook Seo, Yong-Min Lee, Sachiko Yanagisawa, Minoru Kubo, Ritimukta Sarangi, Kyung-Bin Cho, Shunichi Fukuzumi, and Wonwoo Nam
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Journal Title
Chem. Sci.
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed
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