東京工業大学理工学研究科の石谷治教授と豊田中央研究所の稲垣伸二シニアフェローの共同研究チームが、2段階のエネルギー移動で光を効率よく捕集する分子システムを初めて開発した。
太陽エネルギーを高効率で化学エネルギーに変換する植物の光合成に匹敵する人工光合成の実現につながる成果。Chemical Science に論文が掲載される。

光を吸収する有機分子を多量かつ規則正しく配置した壁で構成される多孔質材料のメソポーラス有機シリカ(PMO)に金属錯体を導入することにより、400個を超える有機分子が吸収した光エネルギーを集めた。
まず5つの金属錯体が集め、最終的に一つの分子に集約することができた。

植物の光合成では、クロロフィルなど比較的単純な分子の集合体（LH2と呼ばれる光アンテナ）を葉の表面に幅広く配置することで、大面積で太陽光を捕集している。
これをエネルギー移動により、まず単位面積当たり数の少ないLH1（クロロフィルの集合体）に集め、その後、その近傍に配置された構造が複雑な反応中心へと移動させる2段階での光エネルギー集約ステムを構築することで、太陽光の効率の良い利用を達成している。

これまで、植物を真似た光捕集システムの研究は行われてきたが、多量の単純な有機分子から2段階で光を集約するシステムの報告はなかった。

PMOの開発は、豊田中研の稲垣グループが行った。東工大の石谷研究室は、LH1と反応中心のモデルとしての多核金属錯体（Ru-Re5）を開発した。
5つのレニウム錯体が吸った光が同じ分子内の中心に配置された一つのルテニウム錯体に集約される1段階光捕集系であるという。

今回、Ru-Re5をPMOの空孔に導入・固定した。
この複合系は、光合成と同様に2段階で光エネルギーを集約することができる。
400個を超えるPMOの有機分子（植物のLH2に対応）が捕集した光エネルギーは、まずRu-Re5の5つのレニウム（LH1に対応）錯体が集め、最終的に一つのルテニウム錯体（反応中心に対応）に集約される。

今回開発した光捕集システムを、二酸化炭素の還元資源化や水からの水素発生を駆動する光触媒と融合することで、太陽エネルギーを効率よく吸収し、化学エネルギーに変換する人工光合成系の開発につながる。
また、このシステムの導入により、高価で稀少な人工光合成用の光触媒の使用量を大幅に低減できるという。


【画像】
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（左）今回開発した光捕集・集約システム:多くの有機基(ビフェリル)が導入された壁で構成された多孔質材料に、直鎖状の5核レニウム錯体の中心にルテニウム錯体が結合した分子が固定されている。
（右）400個を越える有機分子が吸収した光エネルギーを、まず5つのレニウム錯体が集め、最終的に一つのルテニウム錯体に集約する （出所：東京工業大学）


ソース：SJNニュース（2014年1月15日）
http://sustainablejapan.net/?p=4765
関連リンク：東工大のプレスリリース
http://www.titech.ac.jp/news/2014/024699.html
関連リンク：Chemical Scienceに掲載された論文要旨
「Efficient light harvesting via sequential two-step energy accumulation
using a Ru?Re5 multinuclear complex incorporated into periodic mesoporous organosilica」（英文）
http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2014/SC/c3sc51959g#!divAbstract

古い大木の方がCO2を吸収、定説覆す発見
2014年01月17日 16:26 発信地:パリ/フランス

【1月17日 AFP】年老いた大きな樹木のほうが、若く小さい樹木よりも大気中の二酸化炭素（CO2）を吸収していることが分かったとする研究が、15日の英科学誌ネイチャー（Nature）に掲載された。

従来、古く大きな樹木は、温室効果ガスであるCO2を比較的吸収しないと考えられてきたが、これを覆す結果となっている。

研究チームは、403種の樹木67万3046本のデータを分析。
その結果、大きく年老いた樹木のほうが成長が速く、より多くのCO2を吸収していることが判明した。
対象となったじゅぼくの分布は６大陸にまたがり、最高齢の木は樹齢80年だった。

「人間になぞらえれば、思春期を過ぎても成長が遅くなるどころか、むしろ加速し続けるようなものだ。
中年で体重が500キロになり、退職時には1トンになっているような計算だ」と、米地質調査所（US Geological Survey、USGS）のネイサン・スティーブンソン（Nathan Stephenson）氏はAFPの取材に語った。

樹木は大気中のCO2を吸収し、木の幹や枝、葉に蓄える。
このことから森林は炭素吸収源とも呼ばれているが、気候変動に対する森林の影響の是非については現在も活発に議論されている。

スティーブンソン氏によれば、古い森林の方が若い森林よりもCO2を吸収することはすでに知られていたが、古い森林にはあらゆる大きさの樹木が含まれており、どの木の成長が早いか、言い換えれば、より多くのCO2を吸収する木はどれかについては明確に把握されていなかった。

しかし今回の研究の結論として「大気中のCO2の削減については、大きな木のほうが良い」とスティーブンソン氏は述べた。

調査において樹木の「大小」という言葉は、同じ樹木の種の中で相対的に表現した。
例えば、セコイアオスギの場合では、幹の直径が3メートル未満は「大きい」とみなされなかったが、他の種では直径50センチを超えると「大きい」と判定される木もあった。(c)AFP


▽記事引用元　AFPBBNews 2014年01月17日 16:26配信記事
http://www.afpbb.com/articles/-/3006698

▽関連リンク
Nature (2014) doi:10.1038/nature12914
Received 05 August 2013 Accepted 27 November 2013 Published online 15 January 2014
Rate of tree carbon accumulation increases continuously with tree size
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/abs/nature12914.html
Nature | News　15 January 2014
Tree growth never slows
http://www.nature.com/news/tree-growth-never-slows-1.14536
US Geological Survey：米地質調査所
Large Old Trees Grow Fastest, Storing More Carbon
Released: 1/15/2014 1:00:00 PM
http://www.usgs.gov/newsroom/article.asp?ID=3781&from=rss_home#.UtjiEmeIrIU