| 研究領域 | 人工光合成による太陽光エネルギーの物質変換：実用化に向けての異分野融合 |
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| 研究課題/領域番号 |
25107529
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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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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 独立行政法人情報通信研究機構 |
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研究代表者 |
梶 貴博 独立行政法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所 ナノICT研究室, 研究員 (40573134)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2014年度)
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| 配分額 *注記 |
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 人工光合成 / バクテリオロドプシン / フォトニック結晶 / エネルギー効率化 / ナノ材料 / 生体材料 |
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| 研究実績の概要 |
バクテリオロドプシンは、光照射によりプロトン輸送を行う蛋白質であり、光エネルギーを化学エネルギーへ変換する人工光合成材料として注目されている。本研究では、バクテリオロドプシンを用いた高効率な光エネルギー変換デバイスの開発を目指し、バクテリオロドプシン紫膜とナノ構造（ナノフォトニック構造）を有する透明導電性酸化物電極を用いた有機・無機ハイブリッドデバイスの作製を行った。ナノフォトニック構造は、光を捕集するとともに、ナノ領域へ光を集中することができるため、光とバクテリオロドプシンの相互作用を大幅に向上させることができる。しかし、従来のバクテリオロドプシン光利用デバイスで使用されていたITO電極は屈折率が大きくなく、また、微細加工が困難であることから、ナノフォトニック構造の効果を利用することができなかった。実験では、電子ビームリソグラフィーを用いた微細加工プロセスにより、高屈折率（～2.04）透明導電性酸化物であるIZOを用いたナノグレーティング構造を有する透明電極の作製を行った。バクテリオロドプシン紫膜をコーティングしたナノグレーティング構造を有する透明電極を用いた溶液セルに波長568 nmの連続発振レーザーを照射して得られた光応答電流値は、ナノグレーティング構造をもたないバクテリオロドプシン透明電極を用いた場合と比較して３．５～４倍以上大きかった。白色レーザー光（スーパーコンティニュアム光）を使用して、ナノグレーティング構造を有するバクテリオロドプシン透明電極の透過スペクトルを測定したところ、波長568 nm付近にディップが見られ、レーザー光がグレーティング構造に効率的に結合していることが確認された。これらの結果から、IZOナノフォトニック構造の効果によりバクテリオロドプシン光エネルギー変換デバイスの光利用効率が向上することが示された。
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| 現在までの達成度 (段落) |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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