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

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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。