| 研究課題/領域番号 |
20K04575
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 北里大学 |
|---|
研究代表者 |
岡 寿樹 北里大学, 理学部, 教授 (00508806)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
|
|---|
| キーワード | エネルギー移動 / 量子コヒーレンス / ナノアンテナ / ナノ構造 / 光ナノデバイス / 量子ナノアンテナ / 励起子 / ナノ構造体 / 量子ナノ構造 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，光合成集光アンテナの円環構造を量子ナノ構造体で模倣した量子ナノアンテナ開発のためのエネルギー移動理論の構築を目指す．量子ナノ構造を対象に，そのサイズと形状，構造配置を適切にデバイスデザインすることで，円環構造に形成される励起子エネルギー準位内において光吸収準位とエネルギー移動準位を上手く分離，機能分担させることで効率的かつ高速なエネルギー移動を可能にする量子ナノアンテナデバイス開発のためのデバイス指標を与える．更に量子ナノアンテナのネットワーク化に取り組み，空間的な広域伝搬性も加味した高速，広域かつ高効率なエネルギー伝搬を可能とする量子ナノアンテナネットワークの理論構築を目指す．
|
| 研究成果の概要 |
光励起エネルギー移動は近接した粒子間においてドナーにより吸収された光エネルギーがアクセプターへと移動する現象であり，特に光合成においては重要な素過程の一つとして知られている．自然界の光合成細菌における集光アンテナ(LH)では，LHを構成する色素分子が環状に並んだ円環構造を形成することで，高速なエネルギー移動を実現していることが知られているが、構造的なゆらぎの取り扱いがナノ構造によるLHのデバイス化を阻んできた．本研究では，人工ナノ構造を用いてこの円環構造を模倣し，高速なエネルギー移動を実現するためのデバイス指標を与え，「構造的なゆらぎ」がなくても高速エネルギー移動が生じる事を明らかにした．
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来の人工光合成のエネルギー移動研究は，分子置換や構造制御などがメインである．例えば人工光合成にみられる葉緑素（クロロフィル）を安価な人工ポルフィリンで置き換える研究がこれにあたる．これまでにも円環構造を模倣した研究は数多く存在するが，本研究成果にある「量子準位内における機能分担」に高速化の実現は，我々の知る限り無く，高い学術的意義を持つといえる．更に本研究成果は量子コヒーレンスや量子もつれを用いた様々な量子ネットワーク系，例えば，現在注目を集めている量子ニューロモーフィックなどへの波及効果も期待できる．このように応用の波及性の広さからも本研究は社会的意義が高いといえる．
|
