| 研究課題/領域番号 |
25620147
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
村田 滋 東京大学, 総合文化研究科, 教授 (40192447)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 光エネルギー変換 / ベシクル / 光水素発生 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、緑色植物が営む光合成を人工的に模倣した光化学反応系の髙効率化に関するものである。人工的に構築したベシクルとよばれる球状脂質二分子膜を光‐化学エネルギー変換システムの反応場として利用することを確立するとともに、流動システムを導入することによって、その反応効率と拡張性を高めることを目的としている。研究の進行とともに、交付申請時に設計した流動システムを光化学反応系に適用するには大幅な改良が必要であることが判明し、また本システムを評価するために想定していたベシクルを反応場とする光化学反応系の効率がかなり低いことが明らかになった。このため、今年度は流動システムの構築と改良を視野に入れながら、流動システムの評価に適したベシクルを反応場とする光化学反応系の開発を行い、以下のような実績を挙げることができた。
交付申請時には、本システムを評価する反応として、ベシクル疎水場に取り込ませたピレン誘導体を増感剤、白金錯体を触媒とする光水素発生反応系を想定していたが、反応効率が極めて低く、様々な条件検討にも関わらずその効率を高めることができなかった。そこで、増感剤として可視光を吸収するルテニウム錯体を用い、さらに疎水性置換基を連結した新規コバルト錯体を触媒とする新たな光水素発生系を検討し、ベシクル外水相に添加したアスコルビン酸を電子供与体として、この反応系を機能させることに成功した。本反応系は電子供与体がベシクル外部にあるため、本研究の流動システムの評価に最適な反応系である。さらに、ベシクルを反応場とする光誘起電子輸送反応系の開発も進め、研究成果を日本化学会速報誌に発表し、論文査読者から高い評価を得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究は、申請者が従来から研究しているベシクルを反応場とする光エネルギー変換システムの高効率化のために、ベシクル外水相を流動させることを着想し、それを実現するための装置の作製に挑戦するものである。ベシクルを反応場とする光エネルギー変換システムも未だ確立したものではなく、反応の一般性を高め反応効率を向上させるために、様々な反応条件を模索している段階である。交付申請時に設計した流動システムは、反応生成物を定量するに十分な反応系のサイズ、光照射の方法、気体状生成物の採取方法などの点で改良が必要であることが判明し、目的とする光反応系の作製に至っていない点で、研究はやや遅れていると評価せざるを得ない。しかし、昨年度に引き続き、ベシクルを反応場とする光エネルギー変換システムの開発と高効率化の観点からは研究は大きく進展している。特に、電子供与体をベシクル外水相に配した光水素発生系を構築できたことは大きな成果であり、本研究で挑戦している流動システムを適切に評価できる反応系を確立できたということができる。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究の最終年度を迎え、本研究で確立したベシクルを反応場とする光水素発生系が適用できる流動システムの構築に全力をあげる。流動システムの作製については、類縁の灌流系を用いてベシクルの動的変化を観測した経験をもつ研究者の協力を積極的に仰ぎ、特に反応容器の大型化、および光照射と気体状生成物の採取部分の改良を進める。気体状生成物による反応系の評価が困難な場合には、ベシクルを反応場とする二酸化炭素のギ酸への光還元系を構築し、高速液体クロマトグラフィーを用いて流動相のギ酸を定量することによって反応系を評価する方針に変更する。さらに、光水素発生反応の触媒となるコバルト錯体の改良や長波長領域に吸収をもつ増感剤の適用を進め、ベシクルを反応場とする光エネルギー変換システムの確立を目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
交付された助成金額の範囲で、研究の遂行に必要な合成用試薬、およびガラス器具などの消耗品を購入した結果、若干の余剰が生じたため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
本研究の遂行には、反応容器の製作のための部品、および物質合成やスペクトル測定のための試薬や溶媒、ガラス器具など、消耗品に十分な経費が必要である。次年度の助成金も消耗品の購入がおもな使途となる予定であり、今年度生じた次年度使用額と併せて有効に使用する計画である。
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