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。

为了设计和创建光合天线模型，我们将叶绿素引入介孔二氧化硅 FSM 的孔中。叶绿素是一种极易变性的色素，但研究表明，用二醇对 FSM 表面进行改性可以抑制色素的变性。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染料之间的能量转移。当少量叶绿素引入孔中时，也观察到能量转移，表明颜料在孔内适度浓缩。当供体/受体 = 1/10 时，能量转移效率估计约为 75%。然而，当通过液相吸附引入染料时，很难控制染料在孔内的取向和分散状态。因此，为了将色素放置在孔隙的中心，合成了一种侧链带有三乙氧基甲硅烷基的新型叶绿素衍生物。当两种类型的叶绿素衍生物接枝到FSM上并观察能量转移行为时，发现当供体/受体=1/2时，效率超过80%。这表明将染料放置在孔的中心有利于能量转移。此外，当使用其中叶绿素被封入表面活性剂中的介孔结构薄膜进行类似的实验时，发现以与粉状介孔二氧化硅中相同的方式发生能量转移。即使在制造具有不同二氧化硅层厚度的薄膜时也观察到这种能量传递行为，这表明介观结构薄膜适合作为能量传递场。