2011 Fiscal Year Annual Research Report
天然産クロロフィルを利用した機能性超分子構造体の構築
Publicly Offered Research
| Project Area | Emergent Chemistry of Nano-scale Molecular System |
|---|
| Project/Area Number |
23111719
|
|---|
| Research Institution | Ritsumeikan University |
|---|
Principal Investigator |
民秋 均 立命館大学, 薬学部, 教授 (00192641)
|
|---|
| Keywords | 超分子化学 / 光物性 / 生体材料 / 走査プローブ顕微鏡 / 太陽電池 |
|---|
| Research Abstract |
光合成は地球最大のエネルギー変換システムであり、光合成初期過程における光エネルギーの捕集・伝達・変換という極めて重要な役割を担っているのは、クロロフィル(Chl)と呼ばれる色素分子である。高等植物などのアンテナ部では、Chl色素分子がタンパク質と特異的に相互作用すること(色素-タンパク複合体を形成すること)で巧妙に配置され、超高速・高効率なエネルギーの伝達を行っている。一方、光強度の極めて低い環境でも生息できる緑色光合成細菌では、クロロゾームという特殊なアンテナ系がその機能を担っている。クロロゾームにはバクテリオクロロフィル(BChl)-c,d,eと呼ばれる分子が含まれており、これらのBChl分子がタンパク質の補助なしにJ型の自己会合体を形成することで、クロロゾームは光捕集アンテナとして機能している。このJ会合体の超分子ナノ構造は現在でも未確定であるが、ロッド状や(ラメラ)シート状であると想定されている。このような自己会合体を形成しうるモデル分子を天然産のCh1-αから調製した。特に下記の3点は特筆される:1)モデル分子に様々な長さのアルキル鎖を導入できた;2)3^1位の水酸基の代わりにアミノ基でも構わないことを明らかにした;3)13^1位のオキソ基の代わりにジシアノメチレン基でも構わないことを明らかにした。これらのモデル分子を様々な環境でその巨大J会合体を構築させた。長鎖アルキル基を導入したモデル化合物の会合体は、直径5nmのロッド状(もしくはファイバー状)の超分子ナノ構造を構築しやすいことを、原子間力顕微鏡(AFM)や電子顕微鏡で明らかにした。さらに、このJ会合体を透明電極(ITOなど)上に修飾することで光電流を得ることができ、色素増感太陽電池のような光応答性のナノデバイスを創製すこともできた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
天然産のクロロフィルを修飾することで、クロロゾーム型の自己集積能を有するモデル分子の構築することを初年度は目指していたが、当初の予定通りモデル分子の合成に首尾よく成功し、クロロゾーム様のJ型の自己会合体を調製することができた。さらに、二年目に行う予定であった超分子構造体の制御に、導入アルキル鎖の長さを変化させることで成功し、そのナノ構造を明らかにすることにも成功した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
初年度で合成することに成功したモデル分子を利用して、超分子構造を規制した会合体の構築とそれによる光応答性機能材料の創製を目指す。
|
