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植物の光合成に匹敵する人工光合成に目処…2段階のエネルギー移動で光を効率よく捕集する分子システムを初めて開発

【技術】植物の光合成に匹敵する人工光合成に目処…2段階のエネルギー移動で光を効率よく捕集する分子システムを初めて開発/東工大など
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1389778011/1-17
1 :ケンシロウとユリア百式φ ★:2014/01/15(水) 18:26:51.33 ID:???
東京工業大学理工学研究科の石谷治教授と
豊田中央研究所の稲垣伸二シニアフェローの共同研究チームが、
2段階のエネルギー移動で光を効率よく捕集する分子システムを初めて開発した。
太陽エネルギーを高効率で化学エネルギーに変換する植物の光合成に匹敵する
人工光合成の実現につながる成果。Chemical Science に論文が掲載される。

光を吸収する有機分子を多量かつ規則正しく配置した壁で構成される
多孔質材料のメソポーラス有機シリカ(PMO)に金属錯体を導入することにより、
400個を超える有機分子が吸収した光エネルギーを集めた。
まず5つの金属錯体が集め、最終的に一つの分子に集約することができた。

植物の光合成では、クロロフィルなど比較的単純な分子の集合体(LH2と呼ばれる光アンテナ)を
葉の表面に幅広く配置することで、大面積で太陽光を捕集している。
これをエネルギー移動により、まず単位面積当たり数の少ないLH1(クロロフィルの集合体)に集め、
その後、その近傍に配置された構造が複雑な反応中心へと移動させる
2段階での光エネルギー集約ステムを構築することで、太陽光の効率の良い利用を達成している。
これまで、植物を真似た光捕集システムの研究は行われてきたが、
多量の単純な有機分子から2段階で光を集約するシステムの報告はなかった。

PMOの開発は、豊田中研の稲垣グループが行った。東工大の石谷研究室は、
LH1と反応中心のモデルとしての多核金属錯体(Ru-Re5)を開発した。
5つのレニウム錯体が吸った光が同じ分子内の中心に配置された
一つのルテニウム錯体に集約される1段階光捕集系であるという。

今回、Ru-Re5をPMOの空孔に導入・固定した。
この複合系は、光合成と同様に2段階で光エネルギーを集約することができる。
400個を超えるPMOの有機分子(植物のLH2に対応)が捕集した光エネルギーは、
まずRu-Re5の5つのレニウム(LH1に対応)錯体が集め、
最終的に一つのルテニウム錯体(反応中心に対応)に集約される。

今回開発した光捕集システムを、二酸化炭素の還元資源化や水からの
水素発生を駆動する光触媒と融合することで、太陽エネルギーを効率よく吸収し、
化学エネルギーに変換する人工光合成系の開発につながる。
また、このシステムの導入により、高価で稀少な人工光合成用の光触媒の使用量を大幅に低減できるという。

http://111.89.136.85/app-def/S-102/wp/wp-content/uploads/2014/01/n000122.jpg
n000122.jpg

(左)今回開発した光捕集・集約システム:
多くの有機基(ビフェリル)が導入された壁で構成された多孔質材料に、
直鎖状の5核レニウム錯体の中心にルテニウム錯体が結合した分子が固定されている。
(右)400個を越える有機分子が吸収した光エネルギーを、
まず5つのレニウム錯体が集め、最終的に一つのルテニウム錯体に集約する (出所:東京工業大学)

ソース:SJNニュース(2014年1月15日)
http://sustainablejapan.net/?p=4765
関連リンク:東工大のプレスリリース
http://www.titech.ac.jp/news/2014/024699.html
関連リンク:Chemical Scienceに掲載された論文要旨
「Efficient light harvesting via sequential two-step energy accumulation
using a Ru?Re5 multinuclear complex incorporated into periodic mesoporous organosilica」(英文)
http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2014/SC/c3sc51959g#!divAbstract

2 :名無しのひみつ:2014/01/15(水) 18:35:23.17 ID:oyFfIb34
レニウムは高いだろ・・・

希少性ではピラミッドの頂点みたいな金属だよ。

3 :名無しのひみつ:2014/01/15(水) 18:38:00.33 ID:5eDQCTMM
>>2
Wiki見たんだが、このシステムが軌道に乗ったら北方領土返還とか絶望的じゃないか。

4 :名無しのひみつ:2014/01/15(水) 18:39:29.92 ID:DzqrRvNO
植物はすごいなあ
人類はやっと光合成の入り口に辿りついたのに
植物は地球ができてしばらくしてすぐそれができるようになった

5 :名無しのひみつ:2014/01/15(水) 18:46:11.73 ID:wO89xA+4
またノーベル賞?

6 :名無しのひみつ:2014/01/15(水) 18:46:52.93 ID:oyFfIb34
光合成で炭化水素作って、直に燃料電池?
いったん人口芋にためる?

7 :名無しのひみつ:2014/01/15(水) 18:49:50.64 ID:DOKNWpFq
>>4
・・・
植物のほうが進化してる面があるぅ・・・

8 :名無しのひみつ:2014/01/15(水) 18:50:35.43 ID:DOKNWpFq
>>4
・・・
植物のほうが進化してる面があるぅ・・・

9 :名無しのひみつ:2014/01/15(水) 18:50:46.24 ID:FRjQtZIg
希少金属でしか成り立たない技術を見出し確率出来る日本ってすごいと思う。

10 :名無しのひみつ:2014/01/15(水) 18:51:22.65 ID:8h9vfWEa
その触媒はなんぼほど持つのだ?

11 :名無しのひみつ:2014/01/15(水) 18:53:23.78 ID:DOKNWpFq
>>8
間違えて二回クリックした
全与野党が脱原発の方向なんだけど、
まだまだ植物とかに見習うことは多いなぁ・・・

12 :名無しのひみつ:2014/01/15(水) 18:53:59.19 ID:wO89xA+4
カジノ爆砕宇都宮!
(゚Д゚)ノ
カジノ爆砕宇都宮!

13 :名無しのひみつ:2014/01/15(水) 18:58:02.08 ID:OSoGNK+3
レニウムか。

もう少し安くて普遍的な元素。

できたら発見されてるか。

14 :名無しのひみつ:2014/01/15(水) 19:03:27.53 ID:aPuraOyb
いづれは宇宙旅行で使われるようになるのかな

15 :名無しのひみつ:2014/01/15(水) 19:07:14.36 ID:cxA78dQw
多分こう言うの実用化去れないんだろうな…

16 :名無しのひみつ:2014/01/15(水) 19:08:40.17 ID:oyFfIb34
>>3

心配するな北海道でも採れる。
経済的に成り立つかどうかは知らんが、
鉱石は北海道にもある。

17 :名無しのひみつ:2014/01/15(水) 19:12:09.73 ID:i1nvDEDZ
hνはわかるが
ETて何
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