[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. Dead Endを回避せよ!「全合成・極限からの一手」⑧(解答編…
  2. 有機合成化学協会の公式ページがリニューアル!!
  3. MFCA -環境調和の指標、負のコストの見える化-
  4. 米国へ講演旅行にいってきました:Part I
  5. 一次元の欠陥が整列した新しい有機−無機ハイブリッド化合物 -ペロ…
  6. カーボンナノベルト合成初成功の舞台裏 (2)
  7. 100年前のノーベル化学賞ーフリッツ・ハーバーー
  8. GRE Chemistry 受験報告 –試験対策編–

注目情報

ピックアップ記事

  1. カルベンがアシストする芳香環の開環反応
  2. オンライン授業を受ける/するってどんな感じ? 【アメリカで Ph. D. を取る: コロナ対応の巻】
  3. 広瀬すずさん出演のAGCの新CM『素材でがんばるAGC/水の供給篇』が放映開始
  4. 第41回―「クロム錯体のユニークな触媒活性と反応性を解明する」Klaus Theopold教授
  5. iPhone/iPodTouchで使える化学アプリケーション 【Part 2】
  6. オーストラリア国境警備で大活躍の”あの”機器
  7. ダグ・ステファン Douglas W. Stephan
  8. ストレッカーアミノ酸合成 Strecker Amino Acid Synthesis
  9. トムソン:2007年ノーベル賞の有力候補者を発表
  10. イリジウム錯体:Iridium-complex

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

世界初の金属反応剤の単離!高いE選択性を示すWeinrebアミド型Horner–Wadsworth–Emmons反応の開発

第636回のスポットライトリサーチは、東京理科大学 理学部第一部(椎名研究室)の村田貴嗣 助教と博士…

2024 CAS Future Leaders Program 参加者インタビュー ~世界中の同世代の化学者たちとかけがえのない繋がりを作りたいと思いませんか?~

CAS Future Leaders プログラムとは、アメリカ化学会 (the American C…

第50回Vシンポ「生物活性分子をデザインする潜在空間分子設計」を開催します!

第50回ケムステVシンポジウムの開催告知をさせて頂きます!2020年コロナウイルスパンデミッ…

有機合成化学協会誌2024年12月号:パラジウム-ヒドロキシ基含有ホスフィン触媒・元素多様化・縮環型天然物・求電子的シアノ化・オリゴペプチド合成

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2024年12月号がオンライン公開されています。…

「MI×データ科学」コース ~データ科学・AI・量子技術を利用した材料研究の新潮流~

 開講期間 2025年1月8日(水)、9日(木)、15日(水)、16日(木) 計4日間申込みはこ…

余裕でドラフトに収まるビュッヒ史上最小 ロータリーエバポレーターR-80シリーズ

高性能のロータリーエバポレーターで、効率良く研究を進めたい。けれど設置スペースに限りがあり購入を諦め…

有機ホウ素化合物の「安定性」と「反応性」を両立した新しい鈴木–宮浦クロスカップリング反応の開発

第 635 回のスポットライトリサーチは、広島大学大学院・先進理工系科学研究科 博士…

植物繊維を叩いてアンモニアをつくろう ~メカノケミカル窒素固定新合成法~

Tshozoです。今回また興味深い、農業や資源問題の解決の突破口になり得る窒素固定方法がNatu…

自己実現を模索した50代のキャリア選択。「やりたいこと」が年収を上回った瞬間

50歳前後は、会社員にとってキャリアの大きな節目となります。定年までの道筋を見据えて、現職に留まるべ…

イグノーベル賞2024振り返り

ノーベル賞も発表されており、イグノーベル賞の紹介は今更かもしれませんが紹介記事を作成しました。 …

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