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2016 Fiscal Year Annual Research Report

共役炭素ナノ材料およびペプチド複合体による超広域光捕集系の構築

Publicly Offered Research

Project AreaChemical conversion of solar energy by artificial photosynthesis: a breakthrough by fusion of related fields toward realization of practical processes
Project/Area Number 15H00860
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

山本 洋平  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (40589834)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Keywords光捕集 / 光触媒 / ペプチド / 金属ナノ粒子 / グラフェン / ポリマー / 水素発生 / エネルギー移動
Outline of Annual Research Achievements

[1] ペプチドβシート電荷分離系:DおよびA分子部位を付与した人工アミノ酸として、リシンの側鎖末端に金ナフタレンジイミドとポルフィリンを導入した分子を合成した。作製した人工ペプチドβシートを用いて、光照射下の導電挙動について確認した。光誘起電子移動効率(蛍光消光)、電荷分離状態の寿命(時間分解蛍光)や生成した電荷キャリアの輸送特性(時間分解マイクロ波電導度測定)、光起電デバイス構築による光電変換特性、およびオリゴペプチドのDAユニット数と光伝導性との相関について検討し、最適なユニット数を導いた。
[2] グラフェンーペプチド複合体:酸化グラフェンのカルボキシ基や水酸基とリシン側鎖との結合を利用して、酸化グラフェンーペプチド複合体を形成した。金属ナノパーティクル(金、銅など)を別のアミノ酸側鎖部位(システイン、グルタミン酸、ヒスチジン)に結合することにより、電子供与体/触媒ーペプチドー酸化グラフェン複合体を形成した。さらに、酸化グラフェンを還元し、グラフェン複合体とし、グラフェンの分散状態を保持した状態で表面に金属触媒を高密度に担持した。白金微粒子を担持したペプチドー酸化グラフェン複合体を用い、微粒子による触媒機能について検討し、高い触媒効率を実現した。
[3] 高分子マイクロ球体光捕集系:マイクロ球体間の超長距離エネルギー輸送(光閉じ込めと光伝達)により、特定のポリマー高分子マイクロ球体へ光エネルギーを集光し、球体間光伝搬と光捕集・エネルギー変換を実現した。酸化グラフェン等の高屈折率2次元層状物質で被覆したπ共役高分子マイクロ球体を用いた、広範囲光捕集を実現した。酸化グラフェンーπ共役高分子間における電荷分離状態の形成を確認した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (39 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Acknowledgement Compliant: 7 results) Presentation (27 results) (of which Int'l Joint Research: 18 results,  Invited: 8 results) Remarks (4 results)

  • [Int'l Joint Research] Duisburg-Essen大学(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      Duisburg-Essen大学
  • [Journal Article] Controlled Self-Assembly of Oligopeptides Bearing Electron Donor and Acceptor Units on the Side Chains to Form β-Sheets with Selective π-Stacking Configuration2017

    • Author(s)
      Toru Nakayama, Kentaro Tashiro, Toshiaki Takei, Yohei Yamamoto
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 46 Pages: 423-425

    • DOI

      10.1246/cl.161112

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Peptide Cross-linkers: Immobilization of Platinum Nanoparticles Highly Dispersed on Graphene Oxide Nanosheets with Enhanced Photocatalytic Activities2017

    • Author(s)
      Tsukasa Mizutaru, Galina Marzun, Sebastian Kohsakowski, Stephan Barcikowski, Dachao Hong, Hiroaki Kotani, Takahiko Kojima, Takahiro Kondo, Junji Nakamura, Yohei Yamamoto
    • Journal Title

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      Volume: 9 Pages: 9996-10002

    • DOI

      10.1021/acsami.6b16765

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Conjugated Polymer Blend Microspheres for Efficient, Long-Range Light Energy Transfer2016

    • Author(s)
      Soh Kushida, Daniel Braam, Thang Duy Dao, Hitoshi Saito, Kosuke Shibasaki, Satoshi Ishii, Tadaaki Nagao, Akinori Saeki, Junpei Kuwabara, Takaki Kanbara, Masashi Kijima, Axel Lorke, Yohei Yamamoto
    • Journal Title

      ACS Nano

      Volume: 10 Pages: 5543-5549

    • DOI

      10.1021/acsnano.6b02100

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Enwrapping Conjugated Polymer Microspheres with Graphene Oxide Nanosheets2016

    • Author(s)
      Yusuke Aikyo, Soh Kushida, Daniel Braam, Junpei Kuwabara, Takahiro Kondo, Takaki Kanbara, Junji Nakamura, Axel Lorke, Yohei Yamamoto
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 45 Pages: 1024-1026

    • DOI

      10.1246/cl.160504

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Self-assembled polycarbazole microspheres as single-component, white-colour resonant photoemitters2016

    • Author(s)
      Soh Kushida, Shinnosuke Okabe, Thang Duy Dao, Satoshi Ishii, Tadaaki Nagao, Akinori Saeki, Masashi Kijima, Yohei Yamamoto
    • Journal Title

      RSC Adv.

      Volume: 6 Pages: 52854-52857

    • DOI

      10.1039/C6RA10662E

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Color-Tunable Resonant Photoluminescence and Cavity-Mediated Multistep Energy Transfer Cascade2016

    • Author(s)
      Daichi Okada, Takashi Nakamura, Daniel Braam, Thang Duy Dao, Satoshi Ishii, Tadaaki Nagao, Axel Lorke, Tatsuya Nabeshima, Yohei Yamamoto
    • Journal Title

      ACS Nano

      Volume: 10 Pages: 7058-7063

    • DOI

      10.1021/acsnano.6b03188

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Spherical resonators from π-conjugated polymers2016

    • Author(s)
      Yohei Yamamoto
    • Journal Title

      Polym. J.

      Volume: 48 Pages: 1045-1050

    • DOI

      10.1038/pj.2016.81

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 電子供与性および受容性分子を側鎖に付与したペプチドβシート2017

    • Author(s)
      中山徹、田代健太郎、山本洋平
    • Organizer
      日本化学会第97回春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [Presentation] Optical and Laser Microcavities by Self-Assembly of Conjugated Molecules and Polymers2017

    • Author(s)
      Yohei Yamamoto
    • Organizer
      CeNIDE-NTHU-TIMS Joint Symposium
    • Place of Presentation
      University of Tsukuba(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2017-03-10 – 2017-03-11
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Self-assembled optical microcavities from conjugated polymers and macromolecules (π共役ポリマーおよび巨大分子からなる自己組織化マイクロ光共振器)2017

    • Author(s)
      Yohei Yamamoto
    • Organizer
      九州大学OPERAセミナー
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパス(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2017-03-08 – 2017-03-08
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Peptide Closslinkers: Immobilization of Platinum Nanoparticles on Graphene Oxide Nanosheets with Enhanced Photocatalytic Properties2017

    • Author(s)
      T. Mizutaru, D. Hong, H. Kotani, T. Kojima, T. Kondo, J. Nakamura, Y. Yamamoto, S. Kohwalcowski, G. Marzun, S. Barcikowski
    • Organizer
      ICARP2017
    • Place of Presentation
      Ritsumeikan University(京都府京都市)
    • Year and Date
      2017-03-02 – 2017-03-05
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cavity-Mediated Long-Range Energy Transfer through Fluorescent Dye-Doped Polymer Microspheres2017

    • Author(s)
      Yohei Yamamoto, Daichi Okada, Takashi Nakamura, Tatsuya Nabeshima
    • Organizer
      ICARP2017
    • Place of Presentation
      Ritsumeikan University(京都府京都市)
    • Year and Date
      2017-03-02 – 2017-03-05
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ペプチド架橋白金ナノ粒子-酸化グラフェン複合体による増強光触媒効果2017

    • Author(s)
      山本洋平
    • Organizer
      新学術領域「人工光合成」第5回最終シンポジウム
    • Place of Presentation
      東工大大岡山キャンパス(東京都目黒区)
    • Year and Date
      2017-01-29 – 2017-01-30
  • [Presentation] Conjugated Polymer Microspheres for Resonators and Lasers2016

    • Author(s)
      Yohei Yamamoto
    • Organizer
      MRS-J
    • Place of Presentation
      横浜情報文化センター(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-12-19 – 2016-12-22
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Enhanced Photocatalytic Properties of Graphene Oxide-Platinum Nanoparticle Complex Crosslinked by Peptides2016

    • Author(s)
      Tsukasa Mizutaru, Sebastian Kohwalcowski, Galina Marzun, Stephan Barcikowski, Yohei Yamamoto
    • Organizer
      IPC2016
    • Place of Presentation
      福岡コンベンションセンター(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2016-12-13 – 2016-12-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Conjugated Polymer Spheres for Microresonators and Lasers2016

    • Author(s)
      Yohei Yamamoto
    • Organizer
      IPC2016
    • Place of Presentation
      福岡コンベンションセンター(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2016-12-13 – 2016-12-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 自己組織化共役ポリマー球体からのWGMレーザー発振2016

    • Author(s)
      山本洋平
    • Organizer
      レーザー学会第497回研究会「有機固体レーザー」
    • Place of Presentation
      JR博多シティ会議室(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2016-11-18 – 2016-11-18
    • Invited
  • [Presentation] ペプチド架橋による白金ナノ粒子-酸化グラフェン複合体の増強光触媒効果2016

    • Author(s)
      水垂司、S. Kohsakowski、G. Marzun、S. Barcikowski、山本洋平
    • Organizer
      第6回CSJ化学フェスタ
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • Year and Date
      2016-11-14 – 2016-11-16
  • [Presentation] ペプチド架橋材を用いた金属ナノ粒子-酸化グラフェン複合体の形成と増強光触媒効果2016

    • Author(s)
      水垂司、Galina Marzun、Sebastian Kohsakowski、Stephan Barcikowski、山本洋平
    • Organizer
      高分子学会関東支部茨城地区若手交流会
    • Place of Presentation
      つくばセミナーハウス(茨城県つくばみらい市)
    • Year and Date
      2016-11-10 – 2016-11-11
  • [Presentation] Peptide Closslinkers: Redispersion of Agglomerated Metal Nanoparticles and Enhanced Photocatalytic Properties2016

    • Author(s)
      Tsukasa Mizutaru, Sebastian Kohwalcowski, Galina Marzun, Stephan Barcikowski, Yohei Yamamoto
    • Organizer
      AsiaNano2016
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-10-10 – 2016-10-13
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Polymorphic BODIPY-Doped Polymer Microcavities with Multicolor Resonant Photoluminescence and Color Conversion2016

    • Author(s)
      Daichi Okada, Takashi Nakamura, Daniel Braam, Dao Thang, Satoshi Ishii, Tadaaki Nagao, Axel Lorke, Tatsuya Nabeshima, Yohei Yamamoto
    • Organizer
      AsiaNano2016
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-10-10 – 2016-10-13
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Conjugated Polymer Microspheres for Long-Range Energy Transfer Cascade and Whispering Gallery Mode Lasing2016

    • Author(s)
      Yohei Yamamoto
    • Organizer
      AsiaNano2016
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-10-10 – 2016-10-13
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Conjugated Polymer Spheres as Fluorescent Microcavities2016

    • Author(s)
      Yohei Yamamoto
    • Organizer
      Univ. Duisburg-Essen Seminar
    • Place of Presentation
      Duisburg, Germany
    • Year and Date
      2016-09-27 – 2016-09-27
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Conjugated Polymer Spheres for Micro-Lighting and Lasers2016

    • Author(s)
      Yohei Yamamoto
    • Organizer
      Zing Conference, Organic Semiconductors
    • Place of Presentation
      Dubrovnik, Croatia
    • Year and Date
      2016-09-22 – 2016-09-25
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ペプチド架橋金属ナノ粒子-酸化グラフェン複合体による増強光触媒効果2016

    • Author(s)
      水垂司、Sebastian Kohsakowski、Galina Marzun、Stephan Barcikowski、山本洋平
    • Organizer
      第65回高分子討論会
    • Place of Presentation
      神奈川大学横浜キャンパス(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-09-14 – 2016-09-16
  • [Presentation] 自己組織化共役ポリマー球体からの共鳴発光とレーザー発振2016

    • Author(s)
      山本洋平
    • Organizer
      九州大学先導研セミナー
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2016-09-07 – 2016-09-07
    • Invited
  • [Presentation] Polymorphic Dye-Doped Polymer Microcavities with Tunable Multicolor Resonant Photoemission and Long-Range Energy Transfer Cascade2016

    • Author(s)
      Daichi Okada, Takashi Nakamura, Daniel Braam, Thang Dao, Satoshi Ishii, Tadaaki Nagao, Axel Lorke, Tatsuya Nabeshima, Yohei Yamamoto
    • Organizer
      KJF-ICOMEP2016
    • Place of Presentation
      ACROS Fukuoka(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2016-09-04 – 2016-09-07
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Conjugated Polymer Blend Microresonators for Efficient, Long-Range Energy Transfer2016

    • Author(s)
      Soh Kushida and Yohei Yamamoto
    • Organizer
      KJF-ICOMEP2016
    • Place of Presentation
      ACROS Fukuoka(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2016-09-04 – 2016-09-07
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Oligopeptide β-Sheets with RGD Side Chain2016

    • Author(s)
      Kazuki Saito, Tohru Nakayama, Tsukasa Mizutaru, Yohei Yamamoto
    • Organizer
      IWP2016
    • Place of Presentation
      筑波大学(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2016-09-02 – 2016-09-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Self-Assembled Conjugated Polymer Spherical Microresonators2016

    • Author(s)
      Yohei Yamamoto
    • Organizer
      ICSM2016
    • Place of Presentation
      Guangzhou, China
    • Year and Date
      2016-06-28 – 2016-07-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Conjugated Polymer Spheres for Fluorescent Microcavities2016

    • Author(s)
      Yohei Yamamoto
    • Organizer
      Seminar in UC Santa Barbara
    • Place of Presentation
      サンタバーバラ、アメリカ合衆国
    • Year and Date
      2016-06-03 – 2016-06-03
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Conjugated Polymer Spherical Microcavities for Energy Conversion2016

    • Author(s)
      Yohei Yamamoto
    • Organizer
      The Electrochemical Society 229th meeting
    • Place of Presentation
      サンディエゴ、アメリカ合衆国
    • Year and Date
      2016-05-29 – 2016-06-03
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] π共役分子を有するオリゴペプチドの自己組織化と電荷輸送特性2016

    • Author(s)
      中山徹、田代健太郎、山本洋平
    • Organizer
      第65回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2016-05-25 – 2016-05-27
  • [Presentation] Polymorphic Dye-Doped Polymer Microcavities with Tunable Multicolor Resonant Photoluminescence2016

    • Author(s)
      岡田大地、中村貴志、ブラーム ダニエル、タン ダオ、石井智、長尾忠昭、ロルケ アクセル、鍋島達弥、山本洋平
    • Organizer
      第65回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2016-05-25 – 2016-05-27
  • [Remarks] 筑波大学 数理物質系 物質工学域 山本研究室へようこそ

    • URL

      http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~yamamoto_lab/Homepage_Japanese/toppu.html

  • [Remarks] 高効率エネルギー移動を実現する有機フォトニクス材料を開発

    • URL

      http://www.tsukuba.ac.jp/attention-research/p201605111400.html

  • [Remarks] 単一の蛍光色素から4色の発光マイクロ球体をつくる ~多段階の高効率光エネルギー伝搬を実現~

    • URL

      http://www.tsukuba.ac.jp/attention-research/p201607041400.html

  • [Remarks] 異素材の効率的複合化による新しい人工光合成材料を開発

    • URL

      http://www.tsukuba.ac.jp/attention-research/p201703151400.html

URL: 

Published: 2018-01-16  

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