2021 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of natural and artificial photosynthetic processes by realtime and state-selective analytical methods
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 |
20H05106
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
恩田 健 九州大学, 理学研究院, 教授 (60272712)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 人工光合成 / 時間分解赤外 / CO2還元 / 金属錯体 / 光機能性材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光-物質変換過程のように分子の光励起状態を経由する化学反応過程は、光活性種生成直後のフェムト秒から後続の熱的反応が起こるミリ秒まで幅広い時間領域で起こっている。さらに、その間に複数の化学種、電子が関与することから、反応機構解明のためには高い時間分解能、広い測定時間領域に加え、短寿命な化学種およびその状態を選別して観測できる分析手段が求められている。そこで本研究では、その高いエネルギー分解能から状態選別性の高い時間分解赤外分光法に着目し、より複雑な反応系における微量物質の検出が可能な装置およびそのデータ解析法の開発を行った。さらに複雑な系の分析には、同一条件で多くのプローブ手段を相補的に用いることが必要である。そこで、同じ試料に適用可能な時間分解発光分光装置、近赤外から紫外までの過渡吸収分光装置の開発も行った。これらに加え、特に過渡的分子構造決定に有効な時間分解電子線回折、時間分解X線吸収分光測定も、それぞれを専門とするグループとの共同研究によって可能とした。これら装置を用いて、CO2光還元触媒系において、Re(I)カルボニル錯体の励起状態の構造決定とその光物性との関係の解明、主要な中間体である一電子還元CO2付加体の直接観測を行った。また安価な光増感剤として様々な応用の期待されるCu(I)錯体の長励起状態寿命(>100 us)の原因も明らかにした。さらに、CO2光還元半導体-金属錯体複合体における電子移動過程の解明、強い光吸収を示し安定なポルフィリンおよびフタロシアニンを用いた反応系、銅、鉄などの安価な金属を用いた反応系の光過程解明なども行った。さらに開発した計測システムおよび解析手段を応用して、発光性配位高分子、有機発光材料、光誘起酸素輸送材料など、多くのこれまで実時間観測の対象となっていなかった光機能性物質の測定を行い、その動的過程と光機能の関係を詳細に明らかにした。
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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
(16 results)
