2020 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical study on the mechanism of light energy transfer in photosynthetic systems
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17K05757
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
東 雅大 京都大学, 工学研究科, 准教授 (20611479)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 光捕集複合体 / 理論解析 / LH2 / バクテリオクロロフィル / 分子シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、まず、昨年度に引き続き、光合成細菌の光捕集アンテナに含まれる色素であるバクテリオクロロフィルaの第二励起状態であるQx状態から第一励起状態であるQy状態への緩和過程の解析を行った。このQx状態からQy状態への緩和時間は100 fs程度と非常に高速であることが実験的に知られている。本年度は、特に色素の中央に位置するマグネシウムへの配位子の緩和時間に対する影響について、量子化学計算と非断熱分子動力学シミュレーションを用いて解析を行った。配位子がある場合、緩和時間が大幅に減少し、実験結果と良い一致を示した。詳細な結果、これは配位子の分子軌道が色素のHOMO-1軌道と強く相互作用するためHOMO-1からLUMOへの寄与が主なQx状態のエネルギーが下がり、結果としてQy状態とQx状態のエネルギー差が小さくなることが主な原因と明らかになった。現在、論文として投稿する準備を進めている。また、紅色細菌に含まれる光捕集複合体LH2に含まれる色素の励起エネルギーの解析も行った。LH2はB850とB800と呼ばれる光学特性が異なる2つの環状の色素集合体を持ち、効率的なエネルギー移動を達成している。我々が開発した量子化学計算と分子動力学シミュレーションを効率的に組み合わせることが可能なMMSIC法を用いて、B850とB800の色素の高精度なポテンシャル関数の作成に成功した。現在、各色素の励起エネルギーや励起状態間のカップリングを計算し、LH2の吸収スペクトルの解析を進めているところである。
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