京都大学の研究グループは、光合成の初期過程で起こる水分子の分解反応の詳細なメカニズムを解明した。この研究成果は、人工光合成の実用化に向けた重要な一歩となると期待されている。
水分子の分解反応を原子レベルで解明
光合成では、葉緑体の中にある「光化学系II」というタンパク質複合体が、光エネルギーを利用して水分子を酸素と水素に分解する。この反応は、太陽光を化学エネルギーに変換する最初のステップであり、その詳細な仕組みは長らく謎とされてきた。
研究グループは、大型放射光施設「SPring-8」と「SACLA」を用いて、光化学系IIの結晶構造を原子レベルで解析。その結果、水分子の分解反応が進む過程で、マンガンとカルシウムからなる触媒部位の構造が段階的に変化することを明らかにした。
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人工光合成の実用化へ前進
この研究成果は、人工光合成の実用化に向けた基礎的な知見を提供するものだ。人工光合成は、太陽光と水から水素を製造する技術で、クリーンエネルギー源として注目されている。
研究グループは、「今回の成果は、光合成の反応機構の解明にとどまらず、人工光合成の触媒開発にも応用できる」としている。今後は、より効率的な触媒の開発や、実用化に向けた研究を進める方針だ。
この研究成果は、国際学術誌「Nature」に掲載された。
