Development of light-driven electron transport hydrogel for artificial photosynthesis

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15296
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Takafumi Enomoto 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任研究員 (80865577)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 人工光合成 / ハイドロゲル / 水素発生 / ビオロゲン / 白金ナノ粒子

Outline of Final Research Achievements

The goal of this study was to construct an artificial electron transport system with dyes and electron acceptors in a hydrogel matrix and to achieve millimeter-order photoelectron transport using continuous photoinduced electron transfer between dyes and electron acceptors. Throughout the research period, three core technologies were achieved: preparation of electron storage gels, development of selective molecular modification methods for the base gels, and development of catalytic hydrogen evolution reactions using the electron-transport polymers.

Free Research Field

光化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年のエネルギー問題を背景に，太陽光のエネルギーを用いて有用な化学エネルギー源を合成する“人工光合成”に関する研究が広く行われている．本課題で開発した電子輸送ハイドロゲルによって，人工光合成反応で用いられる分子性触媒に広く応用可能な反応プラットホームのコンセプトが示された．本研究の推進によって，電子貯蔵能・光補修能・触媒機能といった，人工光合成反応に必須である各種要素をハイドロゲルマトリックス内に配置する方法論が確立されており，その波及効果・学術的価値は極めて高いと確信する．