[スポンサーリンク]

一般的な話題

ついに成功した人工光合成

[スポンサーリンク]

 

生きとし生けるすべてのものを育む太陽のめぐみ。植物が太陽の光を受け取り、わたしたち動物がその恩恵を食べて生活する。自然は、太陽に端を発しよどみなく流れるエネルギーと、物質の循環によって成り立っています。

2011年、日本企業の研究グループが、画期的な人工光合成の技術開発を報告しました。光触媒で知られる二酸化チタンと、金属錯体触媒を組み合わせ、光からエネルギーを取り出し、水中で二酸化炭素から有機化合物のギ酸を合成することに成功しました。ギ酸さえ作ることができれば、従来の有機化学の手法を用いて、どうとでも有用な化合物に変換できるでしょう。

 

今回、紹介する論文はこちらです。

“Selective CO2 Conversion to Formate Conjugated with H2O Oxidation Utilizing Semiconductor/Complex Hybrid Photocatalysts” Shunsuke Sato et al.

 J. Am. Chem. Soc., 2011, DOI: 10.1021/ja204881d 

 

この報告の斬新さをよりよく理解するために、まず少しばかり植物の話をします。

 

水分子も二酸化炭素分子もとても安定な物質で、なかなか化学変化を起こせません。原始の生命は、水分子よりも活発な硫化水素分子を用いることで、この困難を克服していました。しかし、硫化水素は地球上に限られた場所でしか産出しません。植物の先祖は、硫化水素分子の代わりに水分子を使用するという奇策に出ます。従来1回だけだった光の取り込みを、連続して2回行うことにしたのです。硫化水素分子と異なり、1回分だけではどうあがいても足りないエネルギーを、2回分、水分子につぎこみます。システムにもたらされる2回のエネルギーの上昇を喩えてこの戦略を「Zスキーム」と呼びます。今回、日本企業が報告した人工光合成のポイントもこのZスキームにあります。

太陽光にもとづいて二酸化炭素を還元して有機化合物を生産することは、地球温暖化や化石燃料の枯渇に対処する上でも重要さを増している課題です。従来のアプローチでは、トリエタノールアミンのような物質を犠牲として必要としたり、そうでなければ二酸化炭素を還元する以前に水が分解されて酸素分子と水素分子になってしまい思うように二酸化炭素が反応しなかったり、といくつかの課題がありました。

人工光合成版Zスキームの第1段階では、光触媒でおなじみ二酸化チタンに白金を加えたものを用い、高効率に水を反応させます。人工光合成版Zスキームの第2段階が、二酸化炭素を取り込むためのキモで、ルテニウム(Ru)錯体を、半導体のひとつであるリン化インジウム(InP)と組み合わせたものを用い、目的の反応を遂行しギ酸を得ます。

f2.PNG

ギ酸 (formic acid)

太陽光を使って商業ベースで効率よく可能な人工光合成への道筋を打ち出した今回の報告に、将来のエネルギー問題は救われるのでしょうか、今後の技術革新に注目が集まります。

 

関連書籍

[amazonjs asin=”4062576120″ locale=”JP” title=”光合成とはなにか―生命システムを支える力 (ブルーバックス)”][amazonjs asin=”4062575450″ locale=”JP” title=”高校数学でわかる半導体の原理―電子の動きを知って理解しよう (ブルーバックス)”]
Avatar photo

Green

投稿者の記事一覧

静岡で化学を教えています。よろしくお願いします。

関連記事

  1. 初めての減圧蒸留
  2. 化学のあるある誤変換
  3. エステルからエーテルへの水素化脱酸素反応を促進する高活性固体触媒…
  4. 2014年ケムステ記事ランキング
  5. ChemDrawの開発秘話〜SciFinder連携機能レビュー
  6. 高選択的なアルカンC–H酸化触媒の開発
  7. 発光材料を光で加工する~光と酸の二重刺激で材料加工~
  8. コラボリー/Groups(グループ):サイエンスミートアップを支…

注目情報

ピックアップ記事

  1. 付加重合でポリアミドを作る!?:多段階ラジカル異性化による新たなポリマー主鎖構築
  2. 創薬におけるPAINSとしての三環性テトラヒドロキノリン類
  3. ブラム・イッター アジリジン合成 Blum-Ittah Aziridine Synthesis
  4. 1-メチル-1-[4-(ジフェニルホスフィノ)ベンジル]ピロリジニウムブロミド:1-Methyl-1-[4-(diphenylphosphino)benzyl]pyrrolidinium Bromide
  5. ハリー・グレイ Harry B. Gray
  6. セレンディピティ:思いがけない発見・発明のドラマ
  7. 危険物データベース:第2類(可燃性固体)
  8. キノリンをLED光でホップさせてインドールに
  9. デカすぎる置換基が不安定なリンホウ素二重結合を優しく包み込む
  10. フタロシアニン鉄(II) : Phthalocyanine Iron(II)

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2011年11月
月 火 水 木 金 土 日
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
282930  

注目情報

最新記事

光前駆体法の活用によって、ヘプタセンで初の一重項分裂を観測!

第725回のスポットライトリサーチは、京都大学大学院 理学研究科化学専攻 有機元素化学研究室(山田研…

【スタッフ・寄稿募集】Chem-Stationで、化学を「伝える側」になりませんか?

Chem-Station(ケムステ)は2000年に開設された国内最大の化学ポータルサイトです。大学・…

第17回大津会議―とある参加者の記録―

2026年9月28日~29日に開催された第17回大津会議についての、とある参加者の記録です。この記事…

第17回大津会議 -Otsu Conference- 2026 開催報告 ~新体制で紡ぐ「有機合成の夢」~

第17回大津会議が2026年9月28日(月)〜9月29日(火)びわ湖大津プリンスホテルにて開催されま…

有機合成化学協会誌2026年10月号:医薬品プロセス開発・σ芳香族性・含窒素複素環・メロテルペノイド二量体・高歪み化合物

有機合成化学協会が発行する「有機合成化学協会誌」2026年10月号がオンラインで公開されています。…

時代は水だ! セメントのように水と混ぜるだけで成形・硬化できる「水硬性」高分子

第724回のスポットライトリサーチは、東京科学大学物質理工学院(大塚研究室)博士前期課程2年の徳満玲…

複雑さを設計して、結晶の動きをプログラムする

第723回のスポットライトリサーチは、高知工科大学大学院工学研究科(林研究室) 博士後期課程3年の樋…

ハロゲンの力で強力な結合を切断!天然物クマリンから医薬品・機能性材料原料のクマラノン類へ

第 722 回のスポットライトリサーチは、立命館大学大学院薬学研究科薬学専攻 精密合…

観察を写真で残す!カメラ内蔵リアクタ EasyMax 102i を使ってみた

反応の温度も、攪拌(かくはん)も、滴下も、サンプリングもいまや自動で記録される時代になりました。とこ…

ケムステ人気新着記事 トップ 5【2026年9月版】

2026年9月にケムステでは21本の新しい記事を公開しました。この記事では、その新着記事の中から、ペ…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP