2019 Fiscal Year Annual Research Report
Photocurrent Generation by Chemically-Modified Light-Harvesting 1-Reaction Center Complexes (LH1-RCs)
Publicly Offered Research
| Project Area | Creation of novel light energy conversion system through elucidation of the molecular mechanism of photosynthesis and its artificial design in terms of time and space |
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| Project/Area Number |
18H05160
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
出羽 毅久 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70335082)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光合成 / 光収穫系複合体 / 反応中心複合体 / エネルギー移動 / 電荷分離 / 光電流 / LH1-RC / 光エネルギー変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エネルギー密度の低い太陽光を利用した光エネルギー変換システムの構築のためには、効率の良い光収穫系と光触媒系の連結が必要不可欠である。本研究課題では、光合成系での光収穫系１ー反応中心コア複合体（LH1-RC）を用い、その光吸収領域を拡張するために蛍光色素を結合した「バイオハイブリッドLH1-RC」を作成し、その光捕集系がいかに光触媒部分（ＲＣ）と連動するかを明らかにする。吸収と発光波長の異なる４種類の蛍光色素（Alexa647/680/750, ATTO647N）を人工光収穫色素としてLH1部位に結合させた。
蛍光色素からLH1のバクテリオクロロフィル(B875)へのエネルギー移動速度は4.3 psから17 psで起こり、スペクトルオーバーラップの増大に従い顕著なエネルギー移動速度の増加が認められた。蛍光色素により収穫された光エネルギーがどの程度反応中心複合体中で利用されるかを調べるために、LH1-RCを透明電極上に固定化し、光電流を計測した。その結果、疎水性の蛍光色素のATTO647Nにおいて約10倍の光収穫能の増大が認められた。また、蛍光色素の結合数や蛍光色素の存在位置により光収穫能の効果に影響をおよぼすことが見出された。
さらに比較のために天然の光収穫系複合体（LH2）にこれらの蛍光色素を結合させた「バイオハイブリッドLH2」を作成し、同様に蛍光色素による光電流増加から光収穫能の増加を定量的に調べた。その結果、疎水性のATTO647Nを結合したLH2を用いた場合では約７倍、親水性のAlexa647を用いた場合約４倍の光収穫能の増大が認められた。これらの結果から、反応中心複合体（光触媒部位）を高効率に駆動するためには、連続的なエネルギー勾配による多段階エネルギー移動を利用するよりも、直接反応中心に連結する光収穫系の方がより効果的な設計であることが示唆された。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(31 results)
