生体系モデル物質を用いる電子移動の制御と光変換への応用

本年度は, 光合成のモデルとしての光誘起電子移動反応を, ポルフィリンを電子トナー, ビオローゲンを電子アクセプターとして, 均一系および, 逆ミセル系および二分子膜系を用いて行い, ミクロ環境と外部磁場の効果について検討した. まず水溶性ポルフィリンと各種電荷の異なるビオローゲンの組合せで, 表面電荷の異なる二分子膜系において逆電子移動速度, および電荷分離効率に及ぼす磁場の効果をみた. その結果, 正の表面電荷をもつ二分子膜では, 正の電荷をもつビオローゲンの電荷分離効率は大きくなるが磁場によって変化を受けない. 一方負の電荷をもつビオローゲンでは, 0磁場では効率は小さいが, 0.2T以上の磁場を加えることによって逆電子移動速度の減少とともに, 分離効率が上昇した. これらは膜表面と還元体の静電相互作用が分離効率やそれに対する磁場の影響を支配していることを示す.一方, 油中水滴型ミクロエマルジョンである逆ミセル中でも水溶性ポルフィリンおよび界面活性剤型ポルフィリンとビオローゲンの組合せで光誘起電子移動反応を行った. この系では有機層中の界面活性剤濃度と水の量の他により水滴の径をコントロールできることが分っており, 水の量を種々変化させて実験を行った. その結果, 同時にポルフィリン分子と, ビオローゲン分子が, この逆ミセル中に入る確率はPoisson分布に従い, その時だけ電子移動が起ることが認められた. このことはまた, 同じ逆ミセル中にある励起ドナー, アクセプターの対は, 100%の確率で電子移動が起ることを示す. 逆電子移動の速度は逆ミセルの大きさが大きくなるほど遅くなり, 一次の動力学に従う. このことから逆ミセル自身が一つのケージとしての役割を果していると考えられる. 以上のことは, 磁場の効果によっても認められた. すなわち, 磁場を加えることにより逆電子移動速度は遅くなったが, その効果はミセルの大きさが小さくなるほど大きい.

本年度は, 光合成のモデルとしての光誘起電子移動反応を, ポルフィリンを電子トナー, ビオローゲンを電子アクセプターとして, 均一系および, 逆ミセル系および二分子膜系を用いて行い, ミクロ環境と外部磁場の効果について検討した. まず水溶性ポルフィリンと各種電荷の異なるビオローゲンの組合せで, 表面電荷の異なる二分子膜系において逆電子移動速度, および電荷分離効率に及ぼす磁場の効果をみた. その結果, 正の表面電荷をもつ二分子膜では, 正の電荷をもつビオローゲンの電荷分離効率は大きくなるが磁場によって変化を受けない. 一方負の電荷をもつビオローゲンでは, 0磁場では効率は小さいが, 0.2T以上の磁場を加えることによって逆電子移動速度の減少とともに, 分離効率が上昇した. これらは膜表面と還元体の静電相互作用が分離効率やそれに対する磁場の影響を支配していることを示す.一方, 油中水滴型ミクロエマルジョンである逆ミセル中でも水溶性ポルフィリンおよび界面活性剤型ポルフィリンとビオローゲンの組合せで光誘起電子移動反応を行った. この系では有機層中の界面活性剤濃度と水の量の他により水滴の径をコントロールできることが分っており, 水の量を種々変化させて実験を行った. その結果, 同時にポルフィリン分子と, ビオローゲン分子が, この逆ミセル中に入る確率はPoisson分布に従い, その時だけ電子移動が起ることが認められた. このことはまた, 同じ逆ミセル中にある励起ドナー, アクセプターの対は, 100%の確率で電子移動が起ることを示す. 逆電子移動の速度は逆ミセルの大きさが大きくなるほど遅くなり, 一次の動力学に従う. このことから逆ミセル自身が一つのケージとしての役割を果していると考えられる. 以上のことは, 磁場の効果によっても認められた. すなわち, 磁場を加えることにより逆電子移動速度は遅くなったが, その効果はミセルの大きさが小さくなるほど大きい.