[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. ADC薬基礎編: 着想の歴史的背景と小分子薬・抗体薬との比較
  2. ついったー化学部
  3. 分子内架橋ポリマーを触媒ナノリアクターへ応用する
  4. 2007年度ノーベル化学賞を予想!(2)
  5. 2014年ノーベル賞受賞者は誰に?ートムソン・ロイター引用栄誉賞…
  6. フロリゲンが花咲かせる新局面
  7. 文具に凝るといふことを化学者もしてみむとてするなり⑱:Apple…
  8. 有機合成化学協会誌2020年3月号:電子欠損性ホウ素化合物・不斉…

注目情報

ピックアップ記事

  1. 2残基ずつペプチド鎖を伸長できる超高速マイクロフロー合成法を開発
  2. 2次元分子の芳香族性を壊して、ホウ素やケイ素を含む3次元分子を作る
  3. Whitesides’ Group: Writing a paper
  4. 英文校正会社が教える 英語論文のミス100
  5. 化学者と不妊治療
  6. 第74回―「生体模倣型化学の追究」Ronald Breslow教授
  7. マイクロ波の技術メリット・事業メリットをお伝えします!/マイクロ波化学(株)11月・12月度ウェビナー
  8. 化学系プレプリントサーバ「ChemRxiv」の設立が決定
  9. 分子を見分けるプラスチック「分子刷り込み高分子」(基礎編)
  10. MEDCHEM NEWS 33-2 号「2022年度医薬化学部会賞」

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
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
282930  

注目情報

最新記事

条件の「前後」も実験条件である【プロセス化学者のつぶやき】

前回まで1. 設定温度と系内の実温度のお話2. 温度値をどう判断するか3. 反応操作をし…

そのpH、“本当にその場所”の値ですか?ニードル式pHセンサーを使ってみた!

突然ですが、「培養の再現性がなんか悪い」「同じ条件のはずなのに結果がズレる」といった経験はあ…

「骨格編集」×「ナノカーボン合成」〜ナノカーボン合成の新戦略を実証〜

第719回のスポットライトリサーチは、名古屋大学大学院工学研究科(忍久保研究室)博士後期課程2年の平…

【書評】立体化学 はじめの一歩

立体化学は,分子の三次元構造を理解するための重要な分野であり,有機化学や…

水のシミュレーション入門 — 水分子を計算機の中でどう”描く”か —

身近なのに、計算機にとって手強い"水"。本記事では、点電荷モデルから機械学習まで、その"描き方"の進…

◆◇◆◇ 第36回フォーラム・イン・ドージン開催のご案内 ◆◇◆◇

同仁化学研究所が熊本から世界へ情報発信するフォーラム・イン・ドージンの開催ご案内です。今年は『な…

『力』による円偏光発光のon/off制御を単一分子レベルで実現

第718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(相良研究室)博士後期課程2年の野中…

数日かかっていた反応機構解析を、わずか数分に!

機械学習ポテンシャルが変える計算化学の現在近年、DFT計算による反応機構解析は広く行われるよ…

海外ポスドクのオファーをもらう【アメリカで Ph.D. を取る: 進路編】

ポスドクとして海外に留学する場合、希望する研究室の教授に直接連絡を取り、面接などを通して適性を判断さ…

MDで観るトライボロジー 〜原子が擦れるその場をシミュレーション〜

軽くて強いのに摩耗に弱いチタン合金は、航空機や人工関節に広く使われています。原子が擦れ合うその場を分…

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