可視光誘起による電子伝達回路を内包したゲルの創成と人工光合成ゲルの試み

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本研究では、平成21年度では平成20年度に引き続き人工光合成システムの実現を目指し、ゲルの三次元網目を利用して、可視光誘起による電子伝達回路を持つ組織構造を構築し、可視光照射により水から水素と酸素を発生するゲルを設計した。システムの構築に当たり、電子伝達回路の水素発生側および酸素発生側のゲルシステムをそれぞれ構築し、人工光合成システムの実現に向け、反応の各過程の円滑化をはかった。(1)水素発生ゲルシステムの構築電子伝達回路に必要な光増感部位および水素発生触媒をゲル内に構築し、従来の低分子溶液よりも効率的に水素を生成することが分かった。これより、光増感部位と水素発生触媒がゲル内で水素生成反応に効率的に電子を伝達する環境があることが分かった。これより、ゲル内に他の構成要素を組織的に組み込むことで、人工光合成ゲルシステムの実現が可能であることが期待される。(2)酸素発生ゲルシステムの構築ゲル内に酸素発生触媒を組込み、可視光照射により酸素が生成した。ゲル内において十分な酸素生成を示し、組み込んだ電子伝達回路が円滑に進行していることが分かった。さらに、ゲルを構成するナノ粒子および高分子の構造解析から、安定な分散状態を形成していることが分かった。(3)水素発生ゲルシステムの温度制御ゲルの主鎖網目に温度応答性高分子を用いることで、温度の違いにより網目が光反応に及ぼす効果を検証した。(4)水素発生ナノゲルシステムの構築階層的なゲルシステムの構築に向けて、自己組織化による高次構造形成が可能なナノゲル微粒子を用い、ナノマテリアルによる新たなナノインテグレーションを提唱した。