高分子ハイドロゲルのミクロ相分離現象を利用した高効率人工光合成デバイスの構築

利用聚合物水凝胶微相分离现象构建高效人工光合作用装置

• 批准号: 19J01659
• 负责人: 榎本 孝文
• 金额: $ 3.08万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J01659/
• 关键词: 人工光合成; 光水素発生; 高分子ミセル; 電子伝達; 高分子集合体; 光水素発生反応; ブロック共重合体; 重合誘起自己組織化; コアシェル型ナノ粒子

令和３年度は，これまでに作製した光機能性ミセルを化学的に接続し，集積化させるための「電子伝達高分子」に関する検討を行った．具体的には，poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm)を主骨格とする高分子に，可逆的な酸化還元特性を有するビオロゲン部位を導入することで電子伝達能を有する高分子を合成し，その酸化還元特性の評価を行った．光水素発生反応においては，ビオロゲン誘導体が良い電子メディエーターとしてはたらくことが知られており，ビオロゲン骨格を有する高分子は，光水素発生ミセルを集積化させるために適切な電子伝達高分子であると考えられる．まず，NIPAAmとビニル基を有するビオロゲン誘導体を，精密ラジカル重合の一種である原子移動ラジカル重合で直接共重合する方法を試みたところ，ビオロゲン誘導体の還元によって重合が阻害されてしまい，高分子が得られないことが明らかになった．そこで，あらかじめ NIPAAmと１級アミノ基を有するモノマーである3-(N-aminopropyl)methacrylamide (NAPMAm) の共重合体を合成し，そこにカルボキシル基を有するビオロゲン誘導体を後修飾することで，目的とする骨格を有する高分子を得ることに成功した．得られた高分子の水溶液に対して化学還元剤を添加すると，ビオロゲン誘導体の還元体が生成することが確認された．更に，この高分子を色素および犠牲還元剤と共存させることで，可視光照射に伴うビオロゲン含有高分子への電子注入を確認した．これらの結果は，この高分子が電子メディエーターとしての機能を有していることを示唆するものである．以上，令和３年度の研究によって，光機能性高分子ミセルを集積化させるために重要な要素である「電子伝達高分子」の合成手法の確立と機能評価が達成された．

Make annual は and 3, こ れ ま で に cropping し た optical functional ミ セ ル を chemical に receive 続 し, set product change さ せ る た め の "electronic 伝 of polymer" に masato す る 検 line for を っ た. Specific に は, poly real (N - isopropylacrylamide) (PNIPAAm) を primary bone と す る polymer に, reversible な acidification there yuan characteristics を す る ビ オ ロ ゲ を ン parts import す る こ と で electronic を 伝 danone has す る polymer synthesis し を, そ の acidification yuan also features の review 価 を line っ た. Light water element 発 raw against 応 に お い て は, ビ オ ロ ゲ ン inductor が good い electronic メ デ ィ エ ー タ ー と し て は た ら く こ と が know ら れ て お り, ビ オ ロ ゲ ン bone を have す る polymer は, light water element 発 raw ミ セ ル を set product change さ せ る た め に appropriate な electronic 伝 of polymer で あ る と exam え ら れ る. ま ず, NIPAAm と ビ ニ ル を has an す る ビ オ ロ ゲ ン induced を, precision ラ ジ カ ル overlap の a で あ る atoms move ラ ジ カ ル overlap で direct total coincidence す る method を try み た と こ ろ, ビ オ ロ ゲ ン inductor の is yuan に よ っ て overlap が resistance against さ れ て し ま い, polymer が must ら れ な い こ と が Ming ら か に な っ た. そ こ で, あ ら か じ め NIPAAm と level 1 ア ミ ノ を has an す る モ ノ マ ー で あ る 3 - (N - aminopropyl) methacrylamide (NAPMAm) の weigh fit し を synthesis, そ こ に カ ル ボ キ シ ル を has an す る ビ オ ロ ゲ ン induced body modification after を す る こ と で, Objective: the とする bone lattice を has する macromolecules を to る とに とに とに successfully た. Have ら れ た polymer aqueous solution の に し seaborne て chemical yuan tonic を added す る と, ビ オ ロ ゲ ン induced body の is yuan body が generated す る こ と が confirm さ れ た. More に こ の polymer を pigment お よ び bloods yuan also tonic と coexistence さ せ る こ と で, visible light irradiation に with う ビ オ ロ ゲ ン containing polymer へ の electronic injection を confirm し た. こ れ ら の results は こ の polymer が electronic メ デ ィ エ ー タ ー と し て の function を have し て い る こ と を in stopping す る も の で あ る. Above, and 3 year の research に よ っ て, light functional polymer ミ セ ル を set product change さ せ る た め に is key factor な で あ る "electronic 伝 of polymer" の synthesis technique の establish と function evaluation 価 が reached さ れ た.

项目成果

Core-crosslinked Polymer micelles as a Platform for Constructing Artificial Photosynthetic Systems

核心交联聚合物胶束作为构建人工光合系统的平台

• 发表时间: 2021
• 作者: T. Enomoto

重合誘起自己組織化を利用した光化学反応場の構築

利用聚合诱导自组装构建光化学反应场

• 发表时间: 2020
• 作者: 榎本孝文;秋元文;吉田亮
• 通讯作者: 吉田亮

櫛型グラフト構造を導入した自励振動ゲルの創製と振動挙動の制御

梳状接枝结构自振荡凝胶的制备及振动行为的控制

• 发表时间: 2020
• 作者: Lee Won Seok;榎本孝文;秋元文;吉田亮
• 通讯作者: 吉田亮

Dirhodium-Based Supramolecular Framework Catalyst for Visible-Light-Driven Hydrogen Evolution

• DOI: 10.1021/acs.inorgchem.1c01279
• 发表时间: 2021-07-16
• 期刊: INORGANIC CHEMISTRY
• 影响因子: 4.6
• 作者: Chinapang, Pondchanok;Iwami, Hikaru;Masaoka, Shigeyuki
• 通讯作者: Masaoka, Shigeyuki

人工光合成回路を内包する高分子システムの自己集合挙動

含有人工光合回路的聚合物系统的自组装行为

• 发表时间: 2021
• 作者: 榎本孝文;秋元文;吉田亮
• 通讯作者: 吉田亮