光合成アンテナ系を基礎にした新しい光エネルギー捕集・変換スキームの提案

• 研究課題/領域番号: 23654105
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 石原 一 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (60273611)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2012年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2011年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 光物性 / 光合成 / 太陽光 / 励起エネルギー移動 / プラズモン / 金属ナノ構造

研究概要

光合成系の励起エネルギー移動において環状アンテナ分子複合系 LH2の幾何学的構造の待つ役割を理論的に研究した。その結果、色素が単純にランダムに配置されている場合に比べ、これらが円環を構成している場合にエネルギー移動効率が増大することを示し、その機構を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Two-color laser manipulation of single organic molecules based on nonlinear optical response (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kudo and H. Ishihara
  • 雑誌名: European Physical Journal B 巻: 86 ページ: 98-98
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversible photoinduced formation and manipulation of a two-dimensional closely packed assembly of polystyrene nanospheres on a metallic nanostructuree (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Shoji, M. Shibata, N. Kitamura, F.Nagasawa,M. Takase, K. Murakoshi, A. Nobuhiro, Y.Mizumoto, H. Ishihara and Y.Tsuboi
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 117 ページ: 2500-2506
  • 査読あり
• [雑誌論文] 近接場相互作用による分子励起制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石原一
  • 雑誌名: レーザー学会誌「レーザー研究」 巻: 41-3 ページ: 160-165
  • NAID: 10031159794
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasmon-based optical trapping of polymer nano-spheres as explored by confocal fluorescence microspectroscopy : A possible mechanism of a resonant excitation effect (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Shoji, Y. Mizumoto, H. Ishihara, N. Kitamura, M. Takase, K.Murakoshi and Y. Tsuboi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51 ページ: 92001-92001
  • NAID: 40019424905
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metallic-nanostructure-enhanced optical trapping of flexible polymer chains in aqueous solution asrevealed by confocal fluorescence microspectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Toshimitsu, Y. Matsumura, T. Shoji, N.Kitamura, M. Takase, K.Murakoshi, H. Yamauchi,S. Ito, H. Miyasaka, A. Nobuhiro, Y. Mizumoto,H. Ishihara and Y.Tsuboi
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 116 ページ: 14610-14618
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proposed nonlinear resonance laser technique for manipulating nanoparticles (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kudo and H. Ishihara
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 109 ページ: 78402-78402
  • 査読あり
• [雑誌論文] The relation of efficiency of Excitation energy transfer and ring size of ring-shaped light harvesting comple (2012)
  • 著者名/発表者名: G. Tei, M. Nakatani and H. Ishihara
  • 雑誌名: International Journal of Hydrogen Energy 巻: 37 ページ: 8875-8877
  • 査読あり
• [雑誌論文] The relation of efficiency of excitation energy transfer and ring size of ring-shaped light harvesting comple (2012)
  • 著者名/発表者名: G. Tei, M. Nakatani and H. Ishihara
  • 雑誌名: International Journal of Hydrogen Energy 巻: 37 号: 10 ページ: 8872-8877
  • DOI: 10.1016/j.ijhydene.2012.02.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metallic-Nanostructure-Enhanced Optical Trapping of Flexible Polymer Chains in Aqueous Solution as Revealed by Confocal Fluorescence Microspectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Toshimitsu, Y. Matsumura, T. Shoji, N. Kitamura, M. Takase, K. Murakoshi, H. Yamauchi, S. Ito, H. Miyasaka, A. Nobuhiro, Y. Mizumoto, H. Ishihara, Y. Tsu
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 116 号: 27 ページ: 14610-14618
  • DOI: 10.1021/jp305247a
  • 査読あり
• [雑誌論文] 局在プラズモンと分子結合系の 物理 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石原一
  • 雑誌名: 応用物理 巻: 80 ページ: 779-784
  • NAID: 10029468068
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasmon-Enhanced Photocatalytic Activity of Cadmium Sulfide Nanoparticle Immobilized on Silica-Coated Gold Particles (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Torimoto, H. Horibe, T. Kameyama, K.Okazaki, S. Ikeda, M. Matsumura, A. Ishikawa and H. Ishihara
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry Letters 巻: 2 ページ: 2057-2062
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous optical response of metal–molecule coupled system (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Ishihara, A. Nobuhiro, M. Nakatani and Y.Mizumoto
  • 雑誌名: Journal of Photochemistry and Photobiology A : Chemistry 巻: 211 ページ: 148-153
  • 査読あり
• [雑誌論文] The function of geometrical structure of B850 ring in bacterial photosynthetic antenna systems (2011)
  • 著者名/発表者名: G. Tei, M. Nakatani and H. Ishihara
  • 雑誌名: physica status solidi B 巻: 248 ページ: 399-402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of excitation energy transfer between ring-shaped aggregates of pigments (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Nakatani, G. Tei and H. Ishihara
  • 雑誌名: physica status solidi B 巻: 248 ページ: 448-451
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous optical response of metal-molecule coupled system (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Ishihara, A.Nobuhiro, M.Nakatani, Y.Mizumoto
  • 雑誌名: Journal of Photochemistry and Photobiology A : Chemistry 巻: 211 号: 2-3 ページ: 148-153
  • DOI: 10.1016/j.jphotochem.2011.02.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] 局在プラズモンと分子結合系の物理 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石原一
  • 雑誌名: 応用物理 巻: 80 ページ: 779-784
  • NAID: 10029468068
  • 査読あり
• [学会発表] 結合モード周波数で外部駆動された共振器中二準位系の発光特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 畑遼介、余越伸彦、安食博志、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会・2013 年春季大会
  • 発表場所: 広島大学(広島)
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] 非線形光学応答に基 づいた単一分子の 2 色光マニピュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 工藤哲弘、石原一
  • 学会等名: 第60回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川大学(神奈川)
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] 物質共鳴とデザインされた光場 で拓く次世代光マニピュレーション -レーザーピンセットを超えて- Optical manipulation in next generation pioneered by matter resonance and designed light - beyond conventional laser tweezers - (2013)
  • 著者名/発表者名: 石原一
  • 学会等名: 第60回応用物理学関係連合講演会 シンポジウム講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川)
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] アンテナー分子複合励起による 光エネルギーマニピュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 石原一
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会(2013)
  • 発表場所: 立命館大学(滋賀)
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] 金属ギャップ構造でのナノ 粒子捕捉シミュレーションに向けた輻射 力の空間分布計算 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大園勝也、延広篤志、工藤哲弘、水本義 彦、石原一
  • 学会等名: 第23回光物性研究会
  • 発表場所: 大阪市立大学(大阪)
  • 年月日: 2012-12-07
• [学会発表] 金属ギャップ構造による幅 射力を用いたナノ粒子捕捉の経路予測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大園勝也、延広篤志、工藤哲弘、水本義 彦、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会・2012 年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学(神奈川)
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] 共鳴光ピンセットに おける分子の運動シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 工藤哲弘、石原一
  • 学会等名: 日 本物理学会・2012 年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学(神奈川)
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] New types of laser manipulation utilizing nonlinear optical response (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kudo and H. Ishihara
  • 学会等名: The 10th International Conference on Excitonic Processes in Condensed Matter,Nanostructured and Molecular Materials (EXCON'12)
  • 発表場所: Groningen,the Netherlands
  • 年月日: 2012-07-05
• [学会発表] Linear and nonlinear optical responses of antenna-molecule coupled system (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Ishihara
  • 学会等名: The 10th International Conference on Excitonic Processes in Condensed Matter, Nanostructured and Molecular Materials (EXCON'12)
  • 発表場所: Groningen,the Netherlands
  • 年月日: 2012-07-03
• [学会発表] Novel scheme of photon energy conversion in antenna - molecule coupled system (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Ishihara
  • 学会等名: Yamada Conference LXVI- International Conference on the Nanostructure-Enhanced Photo-Energy Conversion
  • 発表場所: 日本科学未来館(Tokyo)(招待講演)
  • 年月日: 2012-06-03
• [学会発表] Challenge for resonant optical manipulation of nanostructures (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Ishihara
  • 学会等名: Laser Bio/Nano Science Seminar
  • 発表場所: 台湾国立交通大学 (台湾)
  • 年月日: 2012-04-06
• [学会発表] ダイヤモンド型 4 準位系における 2 光子 上方変換のアンテナ増強 (2012)
  • 著者名/発表者名: 逢坂良樹、余越伸彦、中谷正俊、石原一
  • 学会等名: 日本物理学 会・2012 年春季大会
  • 発表場所: 関西学院大学西宮上ヶ原キャンパス (兵庫)
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] Microscopic energy manipulation through quantum coupling between antenna and molecules (2012)
  • 著者名/発表者名: 石原一
  • 学会等名: 理研メタ マテリアルシンポジウム2011
  • 発表場所: 理化学研究所和光キャン パス研究交流棟W319(埼玉)
  • 年月日: 2012-01-27
• [学会発表] Microscopic energy manipulation through quantum coupling between antenna and molecules (2012)
  • 著者名/発表者名: 石原一
  • 学会等名: 理研メタマテリアルシンポジウム2011(招待講演)
  • 発表場所: 埼玉
• [学会発表] ダイヤモンド型4準位系における2光子上方変換のアンテナ増強 (2012)
  • 著者名/発表者名: 逢坂良樹、余越伸彦、中谷正俊、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会・2012年春季大会
  • 発表場所: 兵庫
• [学会発表] アンテナ と二準位系の結合におけるエネルギー透 過の全量子論 (2011)
  • 著者名/発表者名: 矢野嵩格、中谷正俊、石原一
  • 学会等名: 第22回光物性研究会
  • 発表場所: 熊本大学(熊本)
  • 年月日: 2011-12-09
• [学会発表] 光アンテナ-量子ドット結合系における 2 光子非線形過程の理論的解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 逢坂良樹、余越伸彦、中谷正俊、石原一
  • 学会等名: 第22回光 物性研究会
  • 発表場所: 熊本大 学(熊本)
  • 年月日: 2011-12-09
• [学会発表] 光アンテナを利用した量子もつれ光子対 のアップコンバージョンの理論的解折 (2011)
  • 著者名/発表者名: 逢坂良樹、余越伸彦、中谷正俊、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会・2011 年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学(富山)
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] 光合成アンテ ナ系をヒントにした人工光アンテナの提 案 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鄭豪、中谷正俊、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会・2011 年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学(富山)
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] アンテナ系とのコヒ レーレント結合による二準位系の反転分 布 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中谷正俊、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会・2011 年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学(富山)
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] アンテナ 系と二準位系の結合によるエネルギー透 過の全量子論 (2011)
  • 著者名/発表者名: 矢野嵩格、中谷正俊、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会・2011 年秋 季大会
  • 発表場所: 富山大学(富 山)
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] An efficient light-harvesting system to excite optically - forbidden states of molecular (2011)
  • 著者名/発表者名: G. Tei, M. Nakatani and H. Ishihara
  • 学会等名: The 7th Congress of the International Society for Theoretical Chemical Physics
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
  • 年月日: 2011-09-03
• [学会発表] Up-conversion dynamics of entangled-photons with an optical antenna (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Osaka, N. Yokoshi, M. Nakatani and H. Ishihara
  • 学会等名: The 6th International School and Conference on Spintronics and Quantum Information Technology
  • 発表場所: 福島県立産業交流会 館(島根)
  • 年月日: 2011-08-05
• [学会発表] The relations between the efficiency of excitation energy transfer and ring size of ring-shaped light harvesting complex (2011)
  • 著者名/発表者名: G. Tei, M. Nakatani and H. Ishihara
  • 学会等名: the International Meeting "Photosynthesis Research for Sustainability - 2011"
  • 発表場所: Baku,Azerbaijan
  • 年月日: 2011-07-25
• [学会発表] Full-quantum analysis of energy transparency on an antenna- molecule coupled system (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Yano, M. Nakatani and H. Ishihara
  • 学会等名: 1ST Korea-Japan Metamaterials Forum 2011
  • 発表場所: ソウル 韓国
  • 年月日: 2011-07-08
• [学会発表] Unconventional optical properties of an antenna-molecule coupled system (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Ishihara, M. Nakatani, A. Nobuhiro and Y.Mizumoto
  • 学会等名: 1st Korea-Japan Metamaterials Forum 2011
  • 発表場所: ソウル 韓国
  • 年月日: 2011-07-08
• [学会発表] 局在光電場による非従来型単分 子光学応答 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石原一
  • 学会等名: 第1回プラズモン化学シン ポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-06-01
• [学会発表] Anomalous energy-gathering by manipulating the coupling of molecular system and nanoscal eantennas (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Nobuhiro, Y. Mizumoto, M. Nakatani and H. Ishihara
  • 学会等名: The 5th International Conference on Surface Plasmon Photonics
  • 発表場所: 釜山 韓国
  • 年月日: 2011-05-17
• [学会発表] 局在光電場による非従来型単分子光学応答 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石原一
  • 学会等名: 第1回プラズモン化学シンポジウム(招待講演)
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Unconventional optical properties of an antenna-molecule coupled system (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Ishihara, M. Nakatani, A. Nobuhiro and Y. Mizumoto
  • 学会等名: 1st Korea-Japan Metamaterials Forum 2011(招待講演)
  • 発表場所: ソウル、韓国
• [学会発表] Anomalous energy-gathering by manipulating the coupling of molecular system and nanoscale antennas (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Nobuhiro, Y. Mizumoto, M. Nakatani and H. Ishihara
  • 学会等名: The 5th International Conference on Surface Plasmon Photonics
  • 発表場所: 釜山、韓国
• [学会発表] Full-quantum analysis of energy transparency on an antena-molecule coupled system (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Yano, M. Nakatani and H. Ishihara
  • 学会等名: 1st Korea-Japan Metamaterials Forum 2011
  • 発表場所: ソウル、韓国
• [学会発表] The relations between the efficiency of excitation energy transfer and ring size of ring-shaped light harvesting complex (2011)
  • 著者名/発表者名: G. Tei, M. Nakatani and H. Ishihara
  • 学会等名: the International Meeting "Photosynthesis Research for Sustainability - 2011"
  • 発表場所: Baku, Azerbaijan
• [学会発表] Up-conversion dynamics of entangled-photons with an optical antenna (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Osaka, N. Yokoshi, M. Nakatani and H. Ishihara
  • 学会等名: The 6th International School and Conference on Spintronics and Quantum Information Technology
  • 発表場所: 松江
• [学会発表] An efficient light-harvesting system to excite optically - forbidden states of molecular (2011)
  • 著者名/発表者名: G. Tei, M. Nakatani and H. Ishihara
  • 学会等名: The 7th Congress of the International Society for Theoretical Chemical Physics
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] アンテナ系とのコヒレーレント結合による二準位系の反転分布 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中谷正俊、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会・2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] 光合成アンテナ系をヒントにした人工光アンテナの提案 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鄭豪、中谷正俊、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会・2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] アンテナ系と二準位系の結合によるエネルギー透過の全量子論 (2011)
  • 著者名/発表者名: 矢野嵩格、中谷正俊、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会・2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] 光アンテナを利用した量子もつれ光子対のアップコンバージョンの理論的解折 (2011)
  • 著者名/発表者名: 逢坂良樹、余越伸彦、中谷正俊、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会・2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] 光アンテナ-量子ドット結合系における2光子非線形過程の理論的解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 逢坂良樹、余越伸彦、中谷正俊、石原一
  • 学会等名: 第22回光物性研究会
  • 発表場所: 熊本
• [学会発表] アンテナと二準位系の結合におけるエネルギー透過の全量子論 (2011)
  • 著者名/発表者名: 矢野嵩格、中谷正俊、石原一
  • 学会等名: 第22回光物性研究会
  • 発表場所: 熊本
• [学会発表] Challenge for resonant optical manipulation of nanostructures
  • 著者名/発表者名: H. Ishihara
  • 学会等名: Laser Bio/Nano Science Seminar
  • 発表場所: 台湾国立交通大学（台湾）
  • 招待講演
• [学会発表] Novel scheme of photon energy conversion in antenna - molecule coupled system
  • 著者名/発表者名: H. Ishihara
  • 学会等名: -Yamada Conference LXVI- International Conference on the Nanostructure-Enhanced Photo-Energy Conversion
  • 発表場所: 日本科学未来館（Tokyo）
  • 招待講演
• [学会発表] New types of laser manipulation utilizing nonlinear optical response
  • 著者名/発表者名: T. Kudo and H. Ishihara
  • 学会等名: The 10th International Conference on Excitonic Processes in Condensed Matter, Nanostructured and Molecular Materials (EXCON'12)
  • 発表場所: Groningen,the Netherlands
• [学会発表] 共鳴光ピンセットにおける分子の運動シミュレーション
  • 著者名/発表者名: 工藤哲弘、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会・2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川）
• [学会発表] 金属ギャップ構造による幅射力を用いたナノ粒子捕捉の経路予測
  • 著者名/発表者名: 大園勝也、延広篤志、工藤哲弘、水本義彦、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会・2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川）
• [学会発表] 金属ギャップ構造でのナノ粒子捕捉シミュレーションに向けた輻射力の空間分布計算
  • 著者名/発表者名: 大園勝也、延広篤志、工藤哲弘、水本義彦、石原 一
  • 学会等名: 第23回光物性研究会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪）
• [学会発表] 物質共鳴とデザインされた光場で拓く次世代光マニピュレーション -レーザーピンセットを超えて- Optical manipulation in next generation pioneered by matter resonance and designed light - beyond conventional laser tweezers -
  • 著者名/発表者名: 石原一
  • 学会等名: 第60回応用物理学関係連合講演会 シンポジウム講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学（神奈川）
  • 招待講演
• [学会発表] アンテナー分子複合励起による光エネルギーマニピュレーション
  • 著者名/発表者名: 石原一
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会（2013） 特別企画講演「複合励起が拓く高度光子利用分子プロセス」
  • 発表場所: 立命館大学（滋賀）
  • 招待講演
• [学会発表] 結合モード周波数で外部駆動された共振器中二準位系の発光特性
  • 著者名/発表者名: 畑遼介、余越伸彦、安食博志、石原一
  • 学会等名: 日本物理学会・2013年春季大会
  • 発表場所: 広島大学（広島）
• [学会発表] 非線形光学応答に基づいた単一分子の2色光マニピュレーション
  • 著者名/発表者名: 工藤哲弘、石原一
  • 学会等名: 第60回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川大学（神奈川）
• [図書] レーザー学会誌「レーザー研究」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石原一
  • 出版者: 近接場相互作用による分子励起制御