| 研究課題/領域番号 |
21H01985
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35010:高分子化学関連
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
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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| 研究分担者 |
近藤 政晴 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20571219)
長澤 裕 立命館大学, 生命科学部, 教授 (50294161)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
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| キーワード | 光合成 / バイオハイブリッド / 光収穫系複合体 / 超高速エネルギー移動 / バイオハイブリッド光収穫系 / 変異体 / 光収穫系 / LH2 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、人工色素とのバイオハイブリッドLH2を作成し、(1)蛍光色素による吸収波長帯の拡張と、サブピコ秒の単一速度成分での超高速エネルギー移動系の構築と評価、(2)カロテノイド類を利用した多段階エネルギー移動系の構築、(3)バイオハイブリッドLH2による太陽光吸収でのエネルギー変換を行う。本研究により、天然の励起エネルギー移動系を拡張した新規のエネルギー移動系の構築と、より高い量子収率を有するバイオハイブリッド光収穫系を創製し、人工光合成分野を含む新たな光収穫材料の創製への設計指針を示す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、太陽光エネルギーを利用した物質変換に必要不可欠な光収穫系の開発のために必要不可欠な２つの要素（１）幅広い波長領域の光を吸収し、（２）光収穫系色素間で超高速エネルギー移動について新たな知見を得た。天然の光収穫系複合体（LH2）に人工蛍光色素を結合したバイオハイブリッド光収穫系複合体を作成した。LH2変異体作成により色素結合位置を変化させることにより、吸収波長帯の拡張およびサブpsでの超高速エネルギー移動系の構築に成功した。さらに興味深いことに、共有結合で結合した色素はLH2に対しておおよそ一定の距離と配向を示すことが分子動力学計算により明らかとなった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
再生可能エネルギーとしての太陽光を効率よく利用するためには、幅広い波長領域にわたる光子を効率よく「収穫」する必要がある。光合成では光収穫系複合体中に含まれる複数の光合成色素により、吸収した光エネルギーを色素間で超高速エネルギー移動させることで効率よく光エネルギーを利用している。しかし、生物種により吸収波長領域が限定されている。本研究では、光吸収効率の低い波長領域を人工色素により補完し、人工色素から（バクテリオ）クロロフィルへ非常に効率よくエネルギー伝達することを可能にし、その機構を明らかにした。得られた知見は人工の光収穫系の設計戦略に活かされ、新たな光エネルギー変換システムの開発に寄与できる。
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