研究課題
近年，我々は深海熱水噴出孔への電気化学調査を行い，噴出孔の内側から外側へ向かう定常的な電子の流れ（熱水発電）を発見した．熱水系は宇宙，少なくとも我々の太陽系に幅広く存在する可能性が示されており，その場がもたらす電気化学反応場は二酸化炭素を還元し，種々の有機物を生成する原始代謝システムの発生を駆動した（している）可能性がある．この仮説を室内実験と熱力学計算から検証し，単純な無機分子から生体分子へ至る一連の化学プロセスに適した環境条件を特定することが，本研究の目的である．本年度は，特に熱水発電の実証実験について進展があった．深海熱水噴出孔の内側で水素や硫化水素が酸化し自由電子が生じる現象は，熱水発電に必須なプロセスであるものの，結果として得られる電位や電流が，熱水の温度やpH，硫化金属の組成などにどのように影響されるかは不明な点が多い．このため，200℃程度までの温度範囲で電位・電流をリアルタイムモニターできる高温電気化学セルの開発を行った．開発したセルの性能は，マンガン酸化物の高温下での電析実験によって評価し，得られた成果は2報にまとめ国際誌に発表した．このセルを，噴出孔環境に普遍的に存在する硫化鉄の電極としての性質評価に利用したところ，硫化鉄は高温熱水の酸化還元状態に応じてその結晶構造を柔軟に変化させ，電子の供給及び貯蓄を行うことが明らかとなった．本現象により得られる電位は，太古のアルカリ熱水噴出孔環境において様々な有機化学反応を駆動するのに十分であると予想され，生命発生への寄与が期待された．本成果は現在，国際誌への掲載を目指して論文にまとめているところである．その他の研究テーマとしては，「熱水発電を利用した有機化合物の生成や分解」，「生命発生に必須な分子（アンモニア）の選択的濃集」等の実験もそれぞれ進展があった．
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Ceramics International
巻: 50 ページ: 5992-6000
10.1016/j.ceramint.2023.11.265
ACS Applied Energy Materials
巻: 7 ページ: 2593-2599
10.1021/acsaem.3c02565
Proceedings of the Natural Academy of Sciences
巻: 120 ページ: e2303302120
10.1073/pnas.2303302120
Science Advances
巻: 9 ページ: eadh7845
10.1126/sciadv.adh7845
ChemRixiv
巻: - ページ: -
10.26434/chemrxiv-2023-00522
https://www.jamstec.go.jp/j/about/press_release/20231003/
https://www.elsi.jp/news_events/highlights/2023/amino_acid_crisis/
