さきがけ

http://www.chem-conv.jst.go.jp/forum_120127.html

・2012.12.11	第1回「フォーラム：人工光合成」講演収録集を掲載致しました。
・2012.12.07	人工光合成研究の最前線：JSTさきがけ「光エネルギーと物質変換」領域 研究成果発表と特別講演の参加募集を開始致しました。

アメリカ政府は、人工光合成研究に、５年間で１００億円以上を投じるというのです。
国家プロジェクトとして、人工光合成研究の一大拠点がカリフォルニア州に作られました。

それが、人工光合成ジョイントセンターです。
センターで研究を行っているのは、１３０人を超す研究者たち。
触媒を専門とする化学者や、物理学者、さらに装置を作る機械工学者など、第一線のスタッフを集めています。
大きな目標を掲げ、集中的に多くの資金と人材を投入し、短期間で成果を出す。
アメリカ得意の方法です。

人工光合成ジョイントセンター　サイエンス　ディレクター
ネイサン・ルイスさん
「基礎研究から技術の開発まで、研究開発のすべてを一つ屋根の下で行っているのが、我々のセンターの最大の強みです。」

大手自動車メーカーの研究所では、将来的に、自動車の液体燃料などを二酸化炭素から作れる技術の開発を目指して、２００６年、人工光合成の研究を始めました。

豊田中央研究所　先端研究センター　主席研究員　森川健志さん
「植物と同じように、原料はＣＯ２と水のみ、そしてエネルギー源は太陽光。
実現させるためには、どうあるべきか。
やはり技術的には、そうとう難しいので、実験を進めても、最終的には、すべて失敗に終わるリスクもあったと思います。」

研究を始めて、２、３年は、目に見える成果が出ませんでした。

森川さんたちは、植物の光合成をそのまま、まねするのではなく、触媒というものを使う方法に注目しました。
触媒とは、化学反応を起きやすくする物質です。
そして、試行錯誤の末、２種類の触媒にたどりつきました。
１つ目の触媒は、水を分解する働きをします。
そして２つ目の触媒は、二酸化炭素を使って、有機物を作り出す役目を担います。

この２つの触媒を組み込んだ装置です。
装置に二酸化炭素と水を入れて、太陽の光を当ててみます。
５時間後、装置の中の物質を分析。
すると、有機物ができていたのです。

植物には、水を分解する重要な物質が潜んでいたのです。
マンガンやカルシウムが、独特の形でつながった物質でした。
これこそが、植物の光合成を支えていたのです。
この研究成果を生かせば、人工的に光合成を起こすことができるのではないかと、大阪市立大学では、新たな研究拠点を立ち上げました。
人工光合成研究センター。
明日、１８日から、人工光合成の実現に向けた研究が動き出します。

世界を主導する日本

　酸素を発生させる「フォトシステムⅡ複合体」の構造が、これまでは漠然としかわかっていなかったのですが、昨年、2011年に素晴らしい結果がわが国から出ました。

　ここで、日本がどのぐらい頑張っているかをお示しします。『Science』が、2011年の10大ニュースとして、「はやぶさ」とともに「フォトンシステムⅡ複合体の構造決定」をとりあげました。その立体構造を1.9Åの空間分解能で、梅名、川上、沈、神谷さんらが決定したのです（図12）。ちなみに、梅名さんは私たちの領域のさきがけ研究員ですし、沈先生は領域アドバイザーです。水素結合ネットワークの結合様式もすべて明らかになっています（図13）。一番のポイントは、酸素を発生する中心の錯体の構造決定です（図14）。また、これまで酸素はどこにいるかよくわからなかったのですが、それらが明らかになりました。これは日本の誇るべき素晴らしい成果です。

組織表

総括班　人工光合成による太陽光エネルギーの物質変換：実用化に向けての異分野融合
研究代表者	井上 晴夫	首都大学東京・大学院都市環境科学研究科・教授	領域の総括
研究分担者	民秋 均	立命館大学・薬学部・教授	領域研究方針の策定事務
	工藤 昭彦	東京理科大学・理学部・教授	領域研究方針の策定
	石谷 治	東京工業大学・大学院理工学研究科・教授	各研究項目の企画調整・広報
	橋本 秀樹	大阪市立大学・複合先端研究機構・教授	領域研究方針の策定
計画班　A01　光捕集機能を有する人工光合成システム
研究代表者	民秋 均	立命館大学・薬学部・教授	クロロフィル集積体による光収穫アンテナ機能の解明
研究分担者	稲垣 伸二	株式会社豊田中央研究所・稲垣特別研究室・室長・シニアフェロー	メソポーラス有機シリカを光捕集系とした人工光合成の構築
	橋本 秀樹	大阪市立大学・複合先端研究機構・教授	光捕集機能の解明と高効率化
計画班　A02　水の酸化光触媒機能を有する人工光合成システム
研究代表者	井上 晴夫	首都大学東京・大学院都市環境科学研究科・教授	可視光による水の二電子酸化：ユビキタス金属錯体による光酸素化反応
研究分担者	神谷 信夫	大阪市立大学・複合先端研究機構・教授	光合成光化学系IIの水分解・酸素発生過程の完全解明
	野口 巧	名古屋大学・大学院理学研究科・教授	光合成水分解系の動作原理の解明と人工光合成への応用
	八木 政行	新潟大学・自然科学系・教授	合成錯体分子による水酸化光触媒系の構築
計画班　A03　水素発生光触媒機能を有する人工光合成システム
研究代表者	工藤 昭彦	東京理科大学・理学部・教授	クリスタルエンジニアリングに基づくソーラー水素製造光触媒の開発
研究分担者	井上 和仁	神奈川大学・理学部・教授	窒素固定酵素ニトロゲナーゼを利用した水素生産の高効率化
	酒井 健	九州大学・大学院理学研究院・教授	金属錯体を基盤とした人工光合成デバイスの創成
	加藤 英樹	東北大学・多元物質科学研究所・准教授	水素生成のための新規光触媒開発
計画班　A04　二酸化炭素還元光触媒能を有する人工光合成システム
研究代表者	石谷 治	東京工業大学・大学院理工学研究科・教授	CO2分子の光還元のための光機能性分子創成及び研究総括
研究分担者	田中 庸裕	京都大学・大学院工学研究科・教授	固体表面の特性を活かした二酸化炭素の再資源化
	森川 健志	株式会社豊田中央研究所・研究員	二酸化炭素を光還元するための可視光応答性半導体の創製
	天尾 豊	大阪市立大学・複合先端研究機構・教授	二酸化炭素を燃料化する光捕集分子－酵素複合型人工光合成系の創製
公募A01班（H25-26年度）
公募A01	山口 央	茨城大学・理学部・准教授	チューブ状メソポーラスシリカを利用した光捕集複合体の配列制御
公募A01	山本 洋平	筑波大学・数理物質系・准教授	生体分子による新しい光電変換系の構築
公募A01	坂本 良太	東京大学・大学院理学系研究科・助教	単一指向性光伝達を可能とする光捕集錯体ナノシート・ナノワイヤ
公募A01	立間 徹	東京大学・生産技術研究所・教授	プラズモニック光捕集アンテナ界面の構築
公募A01	柘植 清志	富山大学・大学院理工学教育部・教授	配位高分子鎖を利用した光捕集系の構築
公募A01	宇佐美 久尚	信州大学・繊維学部・教授	多孔質ガラス導光型光化学反応器の開発研究
公募A01	荒谷 直樹	奈良先端科学技術大学院大学・物質創成科学研究科・准教授	拡張ローダミンに基づく堅牢な光アンテナシステムの構築
公募A01	高木 慎介	首都大学東京・大学院都市環境科学研究科・准教授	光物質変換系との連結を目指した新規ナノシート型光捕集系の構築
公募A01	佐賀 佳央	近畿大学・理工学部・准教授	光合成細菌の生合成反応を利用した天然型光捕集超分子の機能化
公募A01	梶 貴博	情報通信研究機構・未来ICT研究所・研究員	ナノフォトニック構造を用いた人工光合成系の光捕集効率化と機能解明
公募A02班（H25-26年度）
公募A02	三澤 弘明	北海道大学・電子科学研究所・教授	可視・近赤外局在プラズモンによる水の完全分解システムの構築
公募A02	前田 和彦	東京工業大学・大学院理工学研究科・准教授	金属酸化物ナノシートで創る反応場分離型水の酸化光触媒
公募A02	石北 央	京都大学・生命科学系キャリアパス形成ユニット・講師	水分解触媒部位の周辺環境から理解する光合成蛋白質における酸素発生反応
公募A02	白上 努	宮崎大学・工学部・准教授	高原子価典型元素ポルフィリン錯体による水分子の多電子酸化活性化反応系の開発
公募A02	和田 亨	立教大学・理学部・准教授	光合成酸素発生中心の仕組みを組み込んだ複核ルテニウム錯体による水の酸化反応
公募A02	正岡 重行	分子科学研究所・准教授	水の酸化の超高効率化を目指した超分子錯体触媒の創製
公募A03班（H25-26年度）
公募A03	加藤 昌子	北海道大学・大学院理学研究院・教授	元素活用型３ｄ金属錯体水素発生光触媒の構築
公募A03	大谷 文章	北海道大学・触媒化学研究センター・教授	光触媒粒子へのビルトイン電場導入による励起電子―正孔再結合制御
公募A03	阿部 敏之	弘前大学・大学院理工学研究科・准教授	有機ｐ／ｎ接合体を基盤とした水素発生用光触媒デバイスの創成研究
公募A03	加藤 正史	名古屋工業大学・大学院工学研究科・准教授	水素発生オリエンテッドエピ構造３Ｃ－ＳｉＣによる高効率水素発生光触媒の実現
公募A03	池田 茂	大阪大学・太陽エネルギー化学研究センター・准教授	高光起電力を発生する化合半導体ヘテロ接合光電極による極低バイアス水分解
公募A03	庄村 康人	兵庫県立大学・大学院生命理学研究科・助教	水素合成触媒としての応用を視野に入れたヒドロゲナーゼの構造・技術基盤の確立
公募A03	加藤 隆二	日本大学・工学部・教授	分光計測による光触媒反応効率決定因子の解明
公募A04班（H25-26年度）
公募A04	喜多村 昇	北海道大学・大学院理学研究院・教授	アリールホウ素置換遷移金属錯体による二酸化炭素の光還元反応
公募A04	小島 隆彦	筑波大学・大学院数理物質科学研究科・教授	金属錯体及びポルフィリン超分子を用いたCO2光還元触媒系の構築
公募A04	若狭 雅信	埼玉大学・大学院理工学研究科・教授	超強磁場を用いた金属錯体の電子状態の解明
公募A04	吉田 寿雄	京都大学・大学院人間・環境学研究科・教授	水を電子源とした二酸化炭素の還元反応のための高品質微結晶光触媒の開発
公募A04	野澤 俊介	高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所・准教授	フェムト秒分子動画撮影法による光機能性金属錯体の機構解明