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光合成

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1: 2018/12/04(火) 18:31:14.44 ID:CAP_USER
東京工業大学の竹田浩之特任助教らの研究グループは、産業技術総合研究所と共同で、銅錯体とマンガン錯体から成る光触媒に可視光を照射することにより二酸化炭素を高効率に資源化することに成功した。地球温暖化対策としての人工光合成システムの大規模化が期待される。

 世界で排出される二酸化炭素(CO2)は年間300億トン以上とされる。二酸化炭素を還元する光触媒技術は人工光合成と呼ばれ、実用化すれば、温室効果ガスとなるCO2の大気中濃度を抑制し、将来的には化石資源の代替ともなり得る。しかし、既存の高性能光触媒は素材コストの問題から利用度が低く、卑金属を用いたCO2還元光触媒は耐久性が低く効率も不十分だった。

 研究グループは今回、発光性の銅錯体とマンガン錯体とを組み合わせた光触媒システムを開発、可視光を照射して常温常圧で二酸化炭素を一酸化炭素(CO)やギ酸(HCOOH)へ高効率に還元することに成功した。

続きはソースで

論文情報:【Journal of the American Chemical Society】Highly Efficient and Robust Photocatalytic Systems for CO2 Reduction Consisting of a Cu(I) Photosensitiser and Mn(I) Catalysts
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b10619

https://univ-journal.jp/23849/
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引用元: 【光触媒】東京工業大学などが低コスト高効率の人工光合成実現、地球温暖化対策へ期待[12/03]

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1: 2018/10/04(木) 11:20:36.92 ID:CAP_USER
■太古の地球で酸素を増やしたシアノバクテリア、暗闇の極限環境に生存の意味は

スペイン南西部のイベリア黄鉄鉱ベルト地帯は、まるでエイリアン映画のセットのようだ。鉄を豊富に含んだ大地にさび色の湖が点在し、スペイン語で「赤い川」という意味のリオ・ティント川が、暗い色の岩石の間を縫いながら鮮やかな赤色に輝いている。だが、その足元にはさらに奇妙な世界が広がっていた。

 この黄鉄鉱ベルトでボーリング調査を行い、岩石コアサンプルを取り出したところ、太陽の光も届かず、水や栄養も乏しい地下600メートル付近でシアノバクテリアが大量に見つかり、研究者らを驚かせた。シアノバクテリアは環境適応力が高く、地球上のあらゆる場所で見つかっているが、これまで太陽光がなければ生きられないと考えられてきた。この研究成果は、10月1日付けの学術誌「米国科学アカデミー紀要(PNAS)」に発表された。(参考記事:「シアノバクテリアはこんな微生物」)

「砂漠へ行っても海へ潜っても、シアノバクテリアを見つけることはできます。国際宇宙ステーションへ持って行って、生きたまま連れ帰ることだって可能です」。論文の筆頭著者で、スペインの国立生物工学センターの博士研究員であるフェルナンド・プエンテ・サンチェス氏は言う。

光合成を行うシアノバクテリアは、地球の歴史において重要な役割を果たしてきた。大気中へ酸素を送り出し、そのおかげで生物が繁栄し、泳ぎ、這い、跳ね、走り、飛ぶように進化してきた。この新たな研究は、地下深くに何が生存できるのか、そればかりか火星やその向こうの世界にどんな生命体を探し求めるべきかについて、研究者に再考を迫ることになるだろう。(参考記事:「【解説】火星に複雑な有機物を発見、生命の材料か」)

■「博士号はもう無理だ」

 スペインの宇宙生命学センターで大学院生として研究していたプエンテ・サンチェス氏は、最初からシアノバクテリアを探していたわけではない。研究チームは、岩石コアサンプルのなかから、鉄や硫黄を酸化させる微生物など、地表にいる細菌と似たような何かが出てくるだろうと期待していた。(参考記事:「初期地球は卵の腐った臭い?」)

 しかし、その類のものは一切見つからず、代わりに岩の表面を覆う大量のシアノバクテリアを発見した。最初は、誤ってサンプルが汚染されたのかと思い、「博士号はもう無理だ。指導教官にめちゃくちゃ怒られる」と悩んだことを振り返る。

 だが、比較用のサンプルのおかげで、微生物は汚染されて付着したのではないと結論付けられた。また、もしサンプルが汚染液にまみれたのであれば、シアノバクテリアはサンプルのどの場所で見つかってもおかしくはないが、実際は岩石の亀裂に沿ったわずかな空間に集中し、かろうじて生き延びていたのだ。

 さらに、見つかったシアノバクテリアは今も生きていることが確認された。これには、細胞のなかの遺伝物質を特定できるCARD-FISH法と呼ばれる手法を用いた。細胞が死ねば、デリケートな遺伝物質はあっという間に崩壊してしまう。

 シアノバクテリアが生きていることは分かったが、「ならばあんなところで一体何をやっていたのか、どうやって生存していたのかという疑問が持ち上がります」と、プエンテ・サンチェス氏は問う。

続きはソースで

https://cdn-natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/18/100300428/ph_thumb.jpg

ナショナルジオグラフィック日本版サイト
https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/18/100300428/
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引用元: 【生物】光合成する微生物を地下深くで発見、定説覆す[10/03]

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1: 2018/09/04(火) 13:42:25.45 ID:CAP_USER
 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と人工光合成化学プロセス技術研究組合(ARPChem)は、東京大学とともに、太陽電池材料として知られるCIGSをベースとした光触媒で、非単結晶光触媒の中で水素生成エネルギー変換効率(光触媒の水素生成能力を表す性能指数)12.5%を達成したと発表した。

 NEDOは、環境に優しいモノづくりを実現するために、太陽光のエネルギーで水から生成した水素と、工場などから排出されるCO2を合成して、プラスチック原料などの基幹化学品(C2~C4オレフィン)製造プロセスを実現するための基盤技術開発に取り組んでいる。太陽光は光触媒を活用することでエネルギー源として有効に活用することが可能であり、そのため、光触媒のエネルギー変換効率の向上が重要な課題になる。

 今回、NEDOとARPChemは、東京大学とともに、太陽電池材料として知られるCu(In,Ga)Se2(略称CIGS)をベースに、太陽光のスペクトル強度がピークとなる可視光領域(波長400n~800nm)の光を吸収する光触媒材料を開発した。

 光触媒は、太陽光エネルギーを化学エネルギーに変換する機能性材料。太陽光の強度のピークは主に可視光領域(400~800nm)にあるため、この波長域の光を吸収する光触媒ができれば、効率よく太陽光のエネルギーを利用できる。しかし、従来の光触媒は、吸収波長が主として紫外光領域(~400nm)に限られるものが多く、可視光から赤外光領域にかけての光を利用できるように、光触媒の吸収波長を長波長化することが課題の一つだった。

 このため、同プロジェクトでは従来よりも長波長の光を吸収する光触媒材料の一つとして、カルコゲナイド系材料(硫化物、セレン化物、テルル化物などの化合物)の開発を進めてきた。中でもCu(In1-x,Ga x)Se2(CIGS)は赤外領域までの太陽光(xの組成比により750~1230nmまで変化)を利用できるという特徴を持ち、既に太陽電池材料としてメートルスケールの製造技術が確立されている。

 このCIGSはp型半導体であり、その表面にn型半導体を成膜しpn接合を構成することで、光照射によりCIGS固体内で生成した電子と正孔を効率的に分離し、再結合を抑制させることで高い量子効率を得られることが知られていた。今回の研究ではこれらの知見を参考にした上で、二つの工夫により、CIGS中で光照射により生じた電子を用いて、水から高効率で水素を生成させることに成功した。

 工夫の一つは、新規組成のCIGSの開発にある。これにより、高負荷条件ではCIGSとn型半導体の間の障壁が原因で電子が注入されにくくなり、結果的に効率が顕著に低下してしまうという課題をクリアした。もう一つは、大電流密度で水分解反応を進行すると、液相側の電気抵抗をはじめとした効率低下要因が顕在化することを生かした点だ。電解液の成分などを最適化することにより、効率的に水素が得られるようになった。

続きはソースで

■CIGSをベースとした水素生成光触媒の外観(約5cm角)
http://image.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1809/03/rk_180903_nedo01.jpg
■最適組成の電解液中における、開発した水素生成光触媒の電流電位曲線(左)と水素生成エネルギー変換効率(右)
http://image.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1809/03/rk_180903_nedo02.jpg
■左は開発した水素生成光触媒と酸素生成光触媒を用いた2段型セル(タンデム配置)の模式図、右は2段型セルに疑似太陽光を照射した時の太陽光エネルギー変換効率
http://image.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1809/03/rk_180903_nedo03.jpg

http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1809/03/news023.html
ダウンロード (5)


引用元: 【光触媒】「人工光合成」実現を後押し、世界最高の水素変換効率12.5%を達成[09/03]

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1: 2018/06/06(水) 16:28:19.66 ID:CAP_USER
東北大学(東北大)は、研究用モデル植物であるシロイヌナズナに強い光ストレスを与えると、膜の傷を蓄積した一部の葉緑体が大きく膨張し、そのような異常葉緑体だけがオートファジーに選び取られ除去されるプロセスを解明したと発表した。

同成果は、東北大学学際科学フロンティア研究所の泉正範 助教、同大学院生命科学研究科の日出間純 准教授、中村咲耶氏、同大学院農学研究科の石田宏幸 准教授、岡山大学資源植物科学研究所の坂本亘 教授らの研究グループによるもの。
詳細は米国の学術誌「Plant Physiology」に掲載された。

植物が成長するために欠かせない光合成反応は、「葉緑体」と呼ばれる植物細胞内の小器官で行われている。
光合成は、太陽光のエネルギーを利用して行われている一方で、葉緑体は、太陽光に含まれる過剰な光エネルギーによるダメージを常に受けている。

このようなダメージは、乾燥や高温、栄養不足といった他のストレスが加わると深刻化することが知られており、そのような複合ストレスが世界の作物生産量を大きく減少させているという報告もある。

続きはソースで

画像:膨張した葉緑体の観察画像
https://news.mynavi.jp/article/20180606-639990/images/001.jpg
画像:膨れた葉緑体が運ばれるプロセスの観察画像
https://news.mynavi.jp/article/20180606-639990/images/002.jpg

マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20180606-639990/
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引用元: 【植物】東北大、植物の故障した葉緑体を自ら除去するプロセスを解明[06/06]

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1: 2018/05/25(金) 12:44:43.07 ID:CAP_USER
https://news.mynavi.jp/article/20180524-635615/

筑波大学は5月21日、さまざまな人工光照射条件下でサニーレタスを栽培した際に起こる代謝の違いを、統合オミックス解析により明らかにしたと発表した。

同成果は、筑波大学生命環境系の草野都 教授、電力中央研究所の庄子和博 上席研究員、北崎一義(現 北海道大学助教)、理化学研究所の福島敦史 研究員およびUC Davis Genome Center(米国)のRichard Michelmore教授らの研究グループによるもの。科学誌「Scientific Reports」に掲載された。

同研究では、光による植物生長制御研究が盛んである青色光や赤色光に加え、植物が行う光合成との関係がはっきりとは明らかにされていない緑色光に着目した。
サニーレタスの苗に青色光(ピーク波長=470nm)・赤色光(同680nm)および2種類の緑色光(同510nm、524nm)を、短期間(1日)および長期間(7日)、2種類の異なる光強度下(PPFD100、PPFD300)で生育し、メタボロ―ム解析を行った。

続きはソースで
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引用元: 【植物工場】照射する光によってレタスの味が変わることを発見 - 筑波大

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1: 2018/05/08(火) 07:54:42.96 ID:CAP_USER
 ツルが何メートルも木を登るランがある。葉っぱがなく、光合成をしない代わりに、木に付いている様々なキノコを「食べる」ことで巨大化する――。そんな仕組みを佐賀大の辻田有紀准教授らが明らかにした。

 この奇妙な植物は「タカツルラン」。自らのツルと根を、巨木の幹に張り付けて登る。
その高さは最大10メートルにもなる。

 光合成をせず、根に共生する菌類から栄養を得る陸上植物はあるが、その多くは数センチ~数十センチほど。
世界最大というタカツルランが、どのように巨体を維持しているかは謎だった。

続きはソースで

■画像
木をよじ登るタカツルランのツル=鹿児島県屋久島町の口永良部島
https://www.asahicom.jp/articles/images/AS20180507001565_comm.jpg
タカツルランの花=沖縄県の沖縄本島
https://www.asahicom.jp/articles/images/AS20180507001585_commL.jpg

朝日新聞デジタル
https://www.asahi.com/articles/ASL573S26L57TTHB007.html
ダウンロード (3)


引用元: 【植物】木を登るラン、光合成をしない代わりにキノコを食べて巨大化 佐賀大が解明[05/08]

木を登るラン、光合成をしない代わりにキノコを食べて巨大化 佐賀大が解明の続きを読む
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