2021 Fiscal Year Annual Research Report
Biohybrid of Photosynthetic Reaction Center Complexes with Semiconductors for Photocatalytic Water-Splitting Systems
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 |
20H05097
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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) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | バイオハイブリッド / 光合成反応中心 / 半導体光触媒 / 光水分解反応 / 脂質二分子膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水を電子源とする光触媒系の開発は人工光合成において重要課題の一つである。水の光分解による酸素発生を触媒する生体触媒は光化学系II複合体(PSII)のMnCaO5クラスターが知られている。紅色光合成細菌の光収穫系１ー反応中心複合体(LH1-RC)はPSIIに比べシンプルな構造を有し、同程度の光誘起電荷分離反応（量子収率,約100％）を行うことができる。しかし、LH1-RCは水分解触媒部位をもたないため、優れた光電荷分離機能を触媒系に活用する手段が限定されている。本研究では、可視領域の光により水分解が可能な半導体光触媒（WO3, TaONなど）をLH1-RCと組み合わせたバイオハイブリッド体を作成することでこの問題を解決することを目的としている。２年間の研究期間において、(1)光半導体の光照射によ理、電子移動タンパク質（シトクロムc）への電子移動が可能となり、(2)還元型シトクトムcからLH1-RCへの電子輸送が確認できた。LH1-RCの光触媒作用による還元型キノンの生成を確認する過程で、半導体光触媒から直接キノンへの電子移動が起こることが認められた。この問題を克服するために、半導体光触媒とキノンが直接作用しないように、脂質二分子膜を用いるバイオハイブリッド系を開発した。LH1-RCと電子受容体の疎水性キノン（ユビキノン10）を脂質二分子膜中に再構成し、天然類似の光合成膜を作成した。これを用いて、水を電子源とし、半導体光触媒とLH1-RC（天然の光触媒）のバイオハイブリッド系の構築を行なった。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(23 results)
