多次元構造を有する色素集積体による人工光捕集アンテナの創製

利用多维结构颜料聚集体创建人工光捕获天线

基本信息

批准号：
20J30005
负责人：
松原翔吾
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Ritsumeikan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

人工光合成や太陽光電池の効率化を目的とした人工光捕集アンテナの構築を目標として研究を行ってきた。本申請研究では、緑色光合成細菌が持つクロロゾームと呼ばれる地球上でもっとも効率的な光捕集ができるアンテナに注目し、クロロゾームをモデルとした人工超分子アンテナを構築した。天然クロロゾームはクロロフィル分子間で複数の分子間相互作用が非常に緻密に働くことに形成されるため、人工的にクロロゾーム型集積体を形成した場合に構造欠陥が発生しやすいという問題点があった。そこで、クロロゾームとは異なる(非共有)結合様式で形成可能かつ、同等の機能物性を有する超分子集積型の人工アンテナモデルの構築を試みた。当初はトリフェニレンを水素結合のコアとしたクロロフィルトライマー合成を計画していたが、合成が難航したためベンゼンをコアとしたクロロフィルダイマーを合成した。このクロロフィルダイマーはヘキサン溶液中では自己集積し、クロロフィル集積体を形成した。その自己集積体を原子間力顕微鏡を用いて観察したところ、調製直後においてもファイバー状のクロロフィル集積体が多く観察された。得られたクロロフィルナノファイバーの超分子構造に関しては、モデル計算、IRスペクトル測定およびCDスペクトルを用いて考察し、ナノファイバーはクロロフィルダイマーが水素結合によって一次元状に積層することによって形成したことが明らかとなった。

我们一直在进行研究，目的是建立人造光收集天线，目的是提高人造光合作用和太阳能电池的效率。在此应用中，我们专注于氯化体，氯化体是一种绿色的光合细菌，可以在地球上捕获最有效的氯化细菌，并构建了建立在叶绿体上的人造超分子天线。天然叶绿体是由叶绿素分子之间极密集的相互作用形成的，当人为形成叶绿素型积累时，可能会发生结构缺陷。因此，我们试图构建一种超分子整合的人工天线模型，该模型可以以（非共价）键合样式形成，该模型与叶绿体不同，并且具有相同的功能性能。最初，我们计划使用三环enene作为氢键核心合成叶绿素三聚体，但是合成很困难，因此我们将叶绿素二聚体与苯合成为核心。这种叶绿素二聚体在己烷溶液中自组装以形成叶绿素的积累。当使用原子力显微镜观察自组装体时，甚至在制备后，甚至立即观察到许多纤维样叶绿素体。使用模型计算，IR光谱测量和CD光谱检查了所获得的叶绿素纳米纤维的超分子结构，并发现纳米纤维是通过氢键通过将叶绿素二聚体堆叠在一个维度中的。