メソポーラスシリカに固定化された光合成アンテナモデルの構築

介孔二氧化硅固定化光合天线模型的构建

基本信息

批准号：
13750780
负责人：
古川博康
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750780/
关键词：
Mesoporous silica Mesostructure Photosynthesis Chlorophyll Antenna model Energy transfer Thin film Triethoxysilane

项目摘要

光合成アンテナモデルを設計・作製するため、メソポーラスシリカFSMの細孔内にクロロフィルを導入した。クロロフィルは非常に変性しやすい色素であるが、FSM表面をジオールで修飾することにより、色素の変性を抑制できることを明らかにした。つぎに、細孔内に二種類の色素(ドナーおよびアクセプター)を導入し、色素間のエネルギー移動を蛍光測定により観察した。少量のクロロフィルを細孔内に導入した場合にもエネルギー移動が見られたことから、色素が細孔内で適度に濃縮されていることが分かった。このエネルギー移動効率を見積もったところ、ドナー/アクセプター=1/10の場合に約75%であった。しかし、液相吸着による色素の導入では、細孔内における色素の配向や分散状態を制御することは難しい。そこで、細孔の中心部に色素を配置させるために、側鎖にトリエトキシシリル基を有するクロロフィル誘導体を新たに合成した。二種類のクロロフィル誘導体をFSMにグラフトし、エネルギー移動挙動を観察したところ、その効率はドナー/アクセプター=1/2の場合に80%以上にもなることが分かった。このことは、色素が細孔の中心部に配置されることによりエネルギー移動が起こりやすくなったことを示唆している。さらに、クロロフィルを界面活性剤中に包括させたメソ構造体薄膜を用いて同様の実験をおこなった場合にも、粉末状のメソポーラスシリカ中と同様にエネルギー移動が起こることも分かった。このようなエネルギー移動移動挙動はシリカ層厚の異なる薄膜を作製した場合にも認められたことから、メソ構造体薄膜がエネルギー伝達場として適していることが分かった。

为了设计和制造光合天线模型，将叶绿素引入了介孔二氧化硅FSM的孔中。尽管叶绿素是一种很有可能被修饰的染料，但已经发现，可以通过用二醇修饰FSM的表面来抑制染料的修饰。接下来，将两种类型的染料（供体和受体）引入孔中，并通过荧光测量观察到染料之间的能量转移。当将少量叶绿素引入孔中时，还观察到能量转移，发现该染料中度浓缩在孔内。供体/受体= 1/10的能量转移效率约为75％。但是，当通过液相吸附引入染料时，很难控制孔内染料的方向和分散状态。因此，为了将染料置于孔的中心，新合成了侧链上具有三甲氧基二烯基团的叶绿素衍生物。将两个叶绿素衍生物接枝到FSM，并观察到能量转移行为，发现当供体/受体= 1/2时，它们的效率为80％或更高。这表明将染料放置在孔的中心，使其更有可能引起能量转移。此外，还发现，当使用介质结构薄膜进行类似的实验时，将叶绿素封闭在表面活性剂中时，能量转移的方式与粉末状的中孔二氧化硅相同。当制造具有不同二氧化硅层厚度的薄膜时，还可以观察到这种能量传递行为，并且发现介质结构的薄膜适合作为能量传递场。