| 研究領域 | 光合成分子機構の学理解明と時空間制御による革新的光ー物質変換系の創製 |
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| 研究課題/領域番号 |
18H05160
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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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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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2018年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | 光合成 / 光収穫系複合体 / 反応中心複合体 / エネルギー移動 / 電荷分離 / 光電流 / LH1-RC / 光エネルギー変換 / 光捕集アンテナ / 光電流発生 / 光収穫 |
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| 研究実績の概要 |
エネルギー密度の低い太陽光を利用した光エネルギー変換システムの構築のためには、効率の良い光収穫系と光触媒系の連結が必要不可欠である。本研究課題では、光合成系での光収穫系１ー反応中心コア複合体（LH1-RC）を用い、その光吸収領域を拡張するために蛍光色素を結合した「バイオハイブリッドLH1-RC」を作成し、その光捕集系がいかに光触媒部分（ＲＣ）と連動するかを明らかにする。吸収と発光波長の異なる４種類の蛍光色素（Alexa647/680/750, ATTO647N）を人工光収穫色素としてLH1部位に結合させた。
蛍光色素からLH1のバクテリオクロロフィル(B875)へのエネルギー移動速度は4.3 psから17 psで起こり、スペクトルオーバーラップの増大に従い顕著なエネルギー移動速度の増加が認められた。蛍光色素により収穫された光エネルギーがどの程度反応中心複合体中で利用されるかを調べるために、LH1-RCを透明電極上に固定化し、光電流を計測した。その結果、疎水性の蛍光色素のATTO647Nにおいて約10倍の光収穫能の増大が認められた。また、蛍光色素の結合数や蛍光色素の存在位置により光収穫能の効果に影響をおよぼすことが見出された。
さらに比較のために天然の光収穫系複合体（LH2）にこれらの蛍光色素を結合させた「バイオハイブリッドLH2」を作成し、同様に蛍光色素による光電流増加から光収穫能の増加を定量的に調べた。その結果、疎水性のATTO647Nを結合したLH2を用いた場合では約７倍、親水性のAlexa647を用いた場合約４倍の光収穫能の増大が認められた。これらの結果から、反応中心複合体（光触媒部位）を高効率に駆動するためには、連続的なエネルギー勾配による多段階エネルギー移動を利用するよりも、直接反応中心に連結する光収穫系の方がより効果的な設計であることが示唆された。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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