2019 Fiscal Year Annual Research Report
多孔性アンテナ物質における励起拡散の機構解明と応用
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 |
18H05185
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| Research Institution | Toyota Central R&D Lab., Inc. |
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Principal Investigator |
山中 健一 株式会社豊田中央研究所, エネルギー触媒研究室, --- (40418455)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光捕集 / アンテナ / メソポーラス / 有機シリカ / 時間分解分光 / 過渡吸収二色性 / エネルギーマイグレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
メソポーラス有機シリカ（PMO）は、有機基とシリカが共有結合した骨格と、規則的なメソ細孔を併せ持つ機能性材料であり、人工の光アンテナとして働く。このPMO光アンテナの高性能化と人工光合成への応用が本研究の目的であり、今年度は以下の課題に取り組んだ。
(1)昨年度、可視光応答水素発生光触媒である白金担持メチルアクリドン（MeAcd）PMO粉末において、励起一重項状態（S1）がMeAcd基間をマイグレートしていると予想される結果を得た。そこで、MeAcd-PMO薄膜を合成し、過渡吸二色性の測定を行った。S1由来の過渡吸収信号強度に異方性があり、その異方性は時定数870 fsの単一指数関数で時間と共に減衰した。この異方性緩和過程は隣接するMeAcd基へのエネルギー移動に伴う遷移モーメントの変化に由来することから、S1のエネルギーマイグレーションを実験的に確認することができた。シアノバクテリアの一種であるSynechococcus elongatusから得た光合成系I反応中心の場合、160 fsおよび1.8 psの時定数でクロロフィル間のエネルギーマイグレーションが起きる[J. Phys. Chem. B, 105, 4485 (2001)]。MeAcd基間のエネルギーマイグレーションの時定数（870 fs）は両者の間であり、人工光アンテナとして高効率であることが示された。
(2)天然光合成との融合をめざし、酵素とPMOの連動について検討した。まず、有機シリカナノチューブ細孔への酵素固定を考えた。大孔径化に成功し（～17 nm）、ギ酸デヒドロゲナーゼ（～15 nm）を固定することができた。現在、ギ酸生成条件の最適化、分子触媒との連動を検討中である。次に、細孔外に酵素を、細孔内に光増感剤を固定する方法を考えた。ルテニウム錯体を導入したデンドリマーを合成し、細孔内への固定を実施した。細孔外の酵素（PSIIなど）との連動を確認する領域内共同研究を推し進める計画である。
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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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| Remarks |
新学術領域「革新的光物質変換」ニュースレター 第2巻 第6号（2019.6.1）「光子束密度制限の問題を解決するための人工光捕集アンテナとは？」山中健一
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