2014 Fiscal Year Research-status Report
酵素および無機層状半導体の集積による協奏的光機能の発現
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26410244
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
鎌田 海 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (90315284)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 光触媒 / 酸化還元酵素 / 層状半導体 / 金属酸化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノメートルレベルの厚みをもつ半導体層状鉄チタン酸ナノシートを液相反応法により一段階で合成した。得られた生成物は四チタン酸と同じ結晶構造を持ち、ホスト層中の一部のチタンが鉄で置換されていると予想された。この液相反応法では従来行ってきた固相反応法で高温焼成した粉末を液相中に分散・剥離させる方法と比較して短時間で極めて小さなサイズ（１０ナノメートル以下）のナノシートが生成することが明らかとなり、酵素吸着時の表面積や液相中での分散安定性に関して有利であると考えられた。さらに、鉄の含有量を増加させるとナノシートの光吸収波長（端）が長波長側に移動し、今後、酵素ー無機層状半導体の可視光誘起を実施するにあたって効率よく可視光励起できる物質であることが分かった。
上述のように得られた層状鉄チタン酸ナノシート分散液に酸化還元酵素の一種であるペルオキシダーゼ液を添加し両者を結合させた。このとき、両者が互いに反対符号の表面電荷を示す液性（pH）に設定することで、静電的相互作用により酵素ー無機層状半導体ナノシートの複合体が得られた。使用したペルオキシダーゼ（長径：約６ナノメートル）と半導体層状鉄チタン酸ナノシートの大きさがほぼ同等であるため、複合体は層間に酵素が配列した規則正しい構造ではなく、両者がランダムに結合した構造を持つことがわかった。さらに、複合体中の酵素の含有量は液性すなわち酵素とナノシートの相互作用の強さあるいは混合溶液中の酵素濃度により調節可能であり、様々な酵素含量を持つ複合体を合成できることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究開始時に申請した年次計画に記載の通り、平成２６年度は酸化還元酵素と可視光によって励起可能な鉄を含む層状チタン酸の結合し、新規な酵素ー無機層状半導体の複合体の合成に成功したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２７年度は当初の計画通りに前年度に合成した酸化還元酵素ー無機層状半導体を利用した可視光照射による酵素活性の制御に取り組む。励起光波長や強度と酵素活性の関係を詳細に調査し、酵素活性を最大化する条件の探索を行う。
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