人工光合成ゲルシステムの創製

人工光合作用凝胶系统的创建

基本信息

批准号：
11J03906
负责人：
桶葭興資
金额：
$ 1.54万
依托单位：
The University of Tokyo (2012-2013)The Institute of Physical and Chemical Research (2011)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J03906/
关键词：
人工光合成ゲル周期構造高分子階層性機能創発

项目摘要

近年、太陽光エネルギーと水を利用したエネルギーサイクルへの関心は著しく、無機物質、有機物質を問わず様々な機能性分子が開発されている。これに対し本研究では、複数の機能性分子が必須な人工光合成システムの実現に向け、光エネルギーの吸収波長を考慮した材料の階層構造化をねらう。本年度は昨年度に引き続き渡航先の研究室において、材料自体に周期構造を導入することで、光導波路による光エネルギーの高吸収化をはかった。また、光増感部位を架橋点とした高分子網目構造を設計・作製し、その網目中における電子伝達制御を行った。さらに, 多機能分子として働く架橋点に着目し、ゲルの膨潤・収縮を誘起する駆動力を検証した。1) ゲルに2D周期構造を導入し、光誘起化学反応の制御を行った。構造の周期間隔、屈折率差と化学反応の速度の相関から、特定波長の吸収増幅効果を検証した。特に、ゲル相と液相における異相界面の屈折率制御をねらった。2) 周期構造を3Dに拡張した異相界面を作製し、相をまたいだ光誘起化学反応の制御を行った。2D周期構造の場合と同様、周期間隔、および屈折率差を検証し、さらに、光エネルギー変換プロセスの高効率化・高次機能化をねらった。以上の手法から、界面における屈折率差を利用することで、光エネルギー吸収から電子伝達反応における新規材料創製の指針を得た。さらに、周期構造に固定化された光増感剤の効果を検証した。

近年来，对利用太阳能和水的能源周期引起了重大兴趣，并且已经开发了多种功能分子，无论是无机和有机的。相比之下，该研究旨在根据光能的吸收波长创建材料的层次结构，以实现人工光合作用系统，其中多个功能分子必不可少。今年，与我们前往的实验室一样，我们将周期性结构引入了材料本身，以通过光学波导增加光能的吸收。此外，设计和制造了以光敏位点为交联点的聚合物网络结构，并控制网络中的电子传输。此外，我们专注于充当多功能分子的交联点，并检查了诱导凝胶肿胀和收缩的驱动力。 1）将2D周期结构引入凝胶中，以控制光诱导的化学反应。根据结构的周期间隔，折射率差异和化学反应速率之间的相关性验证了特定波长的吸收和扩增效应。特别是，凝胶相和液相之间不同相接口的折射率旨在控制折射率。 2）与周期性结构延伸至3D制造了异物相界面，并控制了跨相的化学反应。与2D周期结构一样，验证了周期间隔和折射率差异，此外，目的是提高光学能量转换过程的效率和高阶功能。从上述方法中，通过利用界面处的折射率差异，我们获得了从光吸收的电子传输反应中创建新材料的准则。此外，验证了固定在周期结构上的光敏剂的影响。