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人工光合成を実現しようとする場合、最終的な物質変換ももちろん重要であるが、その第一段階として太陽光を有効に吸収することが必要である。太陽光の吸収効率が、オーバーオールの全ての効率を支配するからである。
本研究では、太陽光を有効に吸収する人工光捕集系の構築を行った。人工光捕集系の構築には、高密度に集約された色素構造が必要であるが、本研究では粘土鉱物ナノシートをホスト材料とした高密度無会合集合構造を用いた検討を行った。それぞれ吸収波長の異なる２種、または、３種の色素を混在させることにより、効率の良いフェルスター型エネルギー移動に基づく人工光捕集系の構築に成功した。また、これまで人工光捕集系の標準的性能評価方法が存在しなかったが、論文中でその評価方法の提案も行った。エネルギー移動は、ナノシート面内のみならず、L-B法により作成した三次元系においても行い、層の上面から下面に向けての異方的なエネルギー移動が可能なことも見出した。本来の目的ではないが、色素がナノシート上に配置されると発光増強、および、励起寿命が長寿命化する現象が観察され、このことも効率の良いエネルギー移動系構築において有利に働いた。
以上の成果より、物質変換系と組み合わせるべき人工光捕集系の構築に成功したと言える。本系は超分子系でありながら、Size-matching effectに基づく堅牢な安定性を兼ね備えており、人工光合成系構築に向けた有用なパーツとなり得るものである。
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