JST 戦略的創造研究推進事業の一環として、自然科学研究機構分子科学研究所(総合研究大学院大学構造分子科学専攻)の正岡重行准教授、近藤美欧助教、総合研究大学院大学の岡村将也博士課程大学院生らの研究グループは、安価な鉄イオンを用いて植物の光合成を上回る効率性をもつ酸素発生触媒の人工開発に成功しました。

 持続可能なエネルギー循環システムの構築に向けて、太陽光エネルギーを貯蔵可能な化学エネルギーへと変換する人工光合成技術が、近年高い関心を集めています。この実現の障害となっていたのは、水の分解による酸素発生反応の効率の低さでした。水分子が酸素分子・水素イオン・電子に分解される酸素発生反応は、ただ水に光を当てるだけでは非常に起こりにくいため、水の分解を助け、かつ酸素を効率よく発生させる触媒の開発が大きな課題でした。

 自然科学研究機構分子科学研究所、総合研究大学院大学、熊本大学、福岡大学、佐賀大学の共同研究グループは、植物の光合成で酸素発生触媒を担うたんぱく質複合体に存在する錯体に注目し、その機能を模倣して、鉄イオンと有機分子を組み合わせた鉄錯体をデザインしました。その酸素発生触媒機能を検証した結果、触媒の処理能力・耐久性ともに植物のそれを上回ることが判明しました。さらに自然科学研究機構分子科学研究所と熊本大学との共同研究によって触媒反応機構についても検討した結果、高効率な酸素発生反応の達成に大きな役割を果たす要素をもつことも分かりました。

 本研究独自の触媒分子デザイン戦略は、人工光合成技術の進展を大きく前進させるものです。今後、触媒分子をさらに最適化し、エネルギー・環境問題の解決に人類を導く人工光合成技術の開発に貢献すると期待されます。

この記事が気に入ったらおねがいします。

大学ジャーナルオンライン編集部

大学ジャーナルオンライン編集部

大学ジャーナルオンライン編集部です。
大学や教育に対する知見・関心の高い編集スタッフにより記事執筆しています。