光集光材料

集光材料は太陽エネルギーを収穫し、光化学プロセスによって化学エネルギーに変換します。[ 1 ]合成集光材料は、植物や一部の光合成細菌に存在する集光複合体や色素などの光合成生物系からヒントを得ています。 [ 1 ]光合成生物に存在する動的かつ効率的なアンテナ複合体は、生物系の集光機構を模倣した合成集光材料の設計に影響を与えました。合成集光材料の例には、デンドリマー、ポルフィリンアレイとアセンブリ、有機ゲル、生合成および合成ペプチド、有機無機ハイブリッド材料、半導体材料（非酸化物、酸窒化物、酸硫化物）などがあります。[ 2 ] [ 3 ]合成および生合成集光材料は、太陽光発電、[ 4 ]光触媒、[ 3 ] [ 5 ]および光重合に応用されています。[ 6

光化学プロセス

有機太陽電池

有機太陽電池においてドナーとアクセプターの発色団を用いた光化学反応では、光子がドナーに吸収され、励起子が生成される。励起子はドナー／アクセプター界面、すなわちヘテロ接合に拡散し、そこでドナーの最低空分子軌道（LUMO）からアクセプターのLUMOに電子が移動する。[ 7 ]この結果、電子正孔対が形成される。光子がアクセプターに吸収され、励起子がヘテロ接合に到達すると、ドナーのHOMOからアクセプターのHOMOに電子が移動する。[ 7 ]効果的な電荷移動を確実に行うためには、連続したドナーまたはアクセプター領域は励起子拡散長（< 約0.4 nm）よりも小さくなければならない。[ 7 ]

図1：（A）光吸収と、電子の反対の「上向き」と「下向き」のスピンを持つ一重項励起子の形成、続いてタイプIIヘテロ接合の電子供与体と受容体へのエネルギー移動が起こり、その後ヘテロ接合で（B）電子または（C）正孔の移動が起こる。[ 8 ]

光集光効率

光集積材料におけるエネルギー移動の光集積効率は、ドナーとアクセプター間の距離を縮めるか、アクセプターごとに複数のアンテナクロモフォア（アンテナ効果）を含む材料を設計することによって向上させることができる。 [ 9 ]フェルスター共鳴エネルギー移動（FRET）効率は光集積効率に対応し、染料/顔料またはクロモフォアの分光学的特性とドナーとアクセプター間の距離によって決定される。FRETの限界は、電子供与体、トランスミッター、およびアクセプターの化学量論を変更してアンテナ効果を高めることによって克服することができる。[ 9 ] [ 10 ]

光合成生物システム

光合成生物系は、豊富かつ遍在するエネルギー源である太陽光を代謝燃料として利用する。 [ 11 ]植物による太陽エネルギーのバイオマスへの変換効率は、光合成中の炭素固定において、 30 °Cおよび大気中CO2濃度380 ppmで約4.6%が最も高い。[ 12 ]天然の光収穫複合体は、ほぼ100%の量子効率で太陽光を化学エネルギーに変換することを可能にする分子機構を有する。[ 11 ] [ 12 ]生物が太陽エネルギーを収穫し、ほぼ1の量子効率を達成する能力[ 12 ]は、約35億年の進化の集大成によるものである。[ 13 ]この効率は、植物において、色素タンパク質複合体（例：光合成系II）を介して実行される一連のエネルギー伝達ステップによって達成される。[ 11 ]色素タンパク質複合体（PPC）には、タンパク質マトリックスに埋め込まれたクロロフィルとカロテノイドなどの発色団分子が含まれています。 [ 11 ] PPCは太陽光を吸収するアンテナ複合体として機能し、太陽光から収穫されたエネルギーは数百ナノメートルの距離を反応中心まで移動します。このエネルギーは、基本的に光合成に不可欠な電子伝達系と、植物の下流の光合成に使用されます。[ 11 ]電子伝達系の多電子酸化還元過程で電荷またはエネルギー移動が発生するためには、まず光収穫によって引き起こされる電荷​​分離が発生する必要があります。[ 13 ]

紫色細菌複合体

光合成生物である紅色細菌も、植物の光合成系とは構造が異なるものの、機能面では類似している PPC を持っている。[ 11 ]ロドスピリルム・フォトメトリカムやロドブラスタス・アシドフィルスなどの紅色細菌に含まれる励起子輸送タンパク質は、集光複合体 1 と集光複合体 2 である。[ 11 ] [ 12 ]紅色細菌ロドブラスタス・アシドフィルスの集光複合体 2 を図2に示す。 [ 11 ]紅色細菌の集光複合体は多機能である。光強度が高い場合、集光複合体は通常、PPC の構造変化によって消光状態に切り替わり、光強度が低い場合、集光複合体は通常、消光されていない状態に戻る。[ 11 ]これらの構造変化は、紅色細菌でのタンパク質合成に対応する代謝コストを管理するために、集光複合体 2 で起こる。[ 11 ]

図2：紅色細菌の一種であるロドブラストゥス・アシドフィルスの光捕集複合体2。PDB 2fkw EBI

緑色植物の複合体

維管束植物や高等植物のPPCタンパク質の構造変化も、光強度に応じて起こります。例えば曇りの日など、光強度が低い場合、高等植物が吸収した太陽光は光合成のための電気に変換されます。[ 11 ]直射日光が当たる条件では、高等植物のPPCのエネルギー吸収・伝達能力は、下流の代謝や生化学プロセスの能力を超えてしまいます。[ 11 ]光強度が高い時期には、植物や藻類は非光化学的消光段階に入ります。[ 11 ]

合成材料の設計と特性評価

ポルフィリン、クロロフィル、カロテノイドをベースとした材料

アンテナとして機能する人工集光材料は、自然界のタンパク質色素複合体に埋め込まれている色素分子クロロフィル[ 7 ] [ 13 ] [ 14 ]やカロテノイド[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]にヒントを得たモチーフを含む非共有結合性超分子アセンブリに基づいています。[ 15 ]自然界で最も一般的に見られる色素のクラスはクロロフィルとバクテリオクロロフィルであり、これらの生物学的発色団分子の合成類似体はポルフィリン[ 13 ] [ 17 ]であり、人工集光アプリケーションで最も広範に使用されている化合物です。[ 17 ]生物学的集光複合体に存在するポルフィリン部分は、可視光を効率的に吸収する上で重要な役割を果たしており、ポルフィリンベースの分子から収集されたエネルギーは、励起エネルギー移動リレーを介して反応中心に収集されます。[ 13 ] [ 17 ]光駆動電荷分離プロセスは、2つのポルフィリン誘導体の協力により反応中心で起こる。[ 17 ]

ポルフィリンとクロロフィルに着想を得た生体材料

光捕集を目的とした合成ポルフィリン系材料の超分子アセンブリは、電子エネルギー移動に広く研究され、利用されている。 [ 13 ] [ 17 ]超分子アセンブリでは通常、配位結合と水素結合を、ドナー発色団とアクセプター蛍光団間の相互作用と方向性を調整する効率的な手段として利用する。[ 13 ]亜鉛ポルフィリンは、これらの分子の両方の吸収特性が分離しているため、合成電子エネルギー移動システムにおいて遊離塩基ポルフィリンと頻繁に結合する。亜鉛ポルフィリンの蛍光が遊離塩基ポルフィリンの吸収と重なるため、亜鉛ポルフィリンはドナーとして機能し、遊離塩基ポルフィリンはアクセプターとして機能する。[ 13 ]ポルフィリンアレイおよびオリゴマーは、光合成タンパク質に存在する電荷分離機能と、生物学的光捕集複合体の光捕集特性を模倣するために、電荷分離分子と組み合わせられてきた。ドナークロモフォアである亜鉛メタレートポルフィリンと組み合わせられる電荷分離分子としては、通常、電子供与体として機能するフェロセンと、電子受容体として機能するフラーレンが用いられる。[ 13 ]

緑色植物の光捕集色素クロロフィルaの分子構造（左）と人工ポルフィリン光増感剤システム（右）。[ 18 ]

カロテノイドに着想を得た材料

カロテノイドは、網膜光受容体[ 14 ]や生物学的集光システム (光合成系 I、光合成系 II、集光複合体 II など) に見られる別のクラスの色素/染料分子です。生物学的光合成システムでクロロフィルと細かく配列すると、カロテノイドは光誘起電荷分離と電子移動を効果的に促進します。[ 7 ]カロテノイドは高度に共役しており、構造的にポリアセチレンオリゴマーに非常に似ています。[ 7 ]天然由来のカロテノイドは、光起電用途のためにフラーレン誘導体と組み合わされています。[ 7 ]光起電装置では、カロテノイド分子は分子構造がポリアセチレンに非常に似ているため、 p 型半導体の挙動を示しました。[ 7 ]カロテノイドが共有結合した人工の 2 分子および 3 分子システムは、光栄養生物に存在する電荷分離と集光メカニズムを模倣することができました。[ 7 ]ポルフィリンに共有結合したカロテノイドは、カロテノイドを含む二元複合体の典型的な例であり、この二元複合体はフラーレンに共有結合して三元複合体を形成する（図3）。[ 15 ]三元複合体システムは電子輸送を示し、その結果、長時間にわたる電荷分離状態が生じる。[ 15 ]

図3：光捕集と電荷分離が可能なポルフィリンを含む三元分子A）カロテノイド、ポルフィリン、フラーレン三元分子B）フェロセン、ポルフィリン、フラーレン[ 13 ] [ 15 ]

生体材料

天然の集光複合体には、光合成の際の集光とエネルギー移動を促進するために、効果的なドナー発色団と自己組織化によって結合するタンパク質が含まれています。合成ペプチドは、天然の集光複合体でこの現象を模倣する光電子特性を持つように設計できます。[ 19 ] PPC 内のタンパク質は、集光時に発色団の配置をサポートするだけでなく、光合成の光物理的ダイナミクスにも積極的に関与しています。[ 19 ] [ 20 ]一部の生体模倣人工集光複合体は、複合体内の発色団が最適な集光効率になるように配置されるように、自己組織化するタンパク質とペプチドを持つように設計されています。[ 19 ]ポルフィリンで修飾されたペプチド自己組織化とポリペプチドも、電荷分離と集光という 2 つの機能を持つように設計されています。[ 21 ]ペプチド供与体と受容体発色団複合体の他の例としては、アミロイド線維が自己組織化してベータシートを形成することを利用し、発色団を効率的に集光できるように微調整して配置することができるものがある。[ 21 ]合成ペプチドやタンパク質は人工集光システムに利用される生物学的材料の一例であり、ウイルステンプレートアセンブリ[ 22 ]やDNA折り紙[ 9 ] [ 10 ]も集光用途に利用されている。

有機ゲルとナノ結晶

可逆的な分子有機ゲルネットワークは、非共有相互作用（水素結合、πスタッキング、ファンデルワールス相互作用、ドナー‐アクセプター相互作用など）によって保持されています。 ゲル化剤分子は、分子間相互作用の方向性により、1次元配列に自己組織化することができ、アンテナ分子として機能する細長い繊維状構造を作り出します。[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]有機ゲルは、ドナーおよびアクセプター発色団が適切に配置されるように組み立てられます。これが効率的なエネルギー移動の基本要件です。[ 23 ] π共役分子は、自己組織化における発色団の配向の影響を受けるため、有機ゲルでよく使用されます。 有機ゲルに使用されるπ共役分子の例としては、オリゴ-p-フェニレンビニレン、[ 23 ] [ 24 ]アントラセン、ピレン、ポルフィリン誘導体などがあります。[ 23 ]

有機および有機金属ナノ結晶（NC）は、可溶性であること、太陽光スペクトルの大部分を吸収する能力があること、量子閉じ込め効果によりバンドギャップを調整できることから、集光およびエネルギー用途に有望である。[ 26 ] [ 27 ]有機および有機金属結晶は、一般的に水素結合、π-πスタッキング、静電相互作用などの非共有結合相互作用によって形成される。有機NCは、ボロンジピロメテンなどの色素分子を組み込んだ有機アレイで構成することができる。[ 28 ] Sunらは、白金(II)-β-ジケトナート錯体から形成された2つの多形有機金属ナノ結晶を開発し、集光および発光特性を示した。[ 27 ]有機色素分子の超分子組織化を可能にするゼオライトナノ結晶も、集光用に設計されている。[ 23 ]

デンドリマー

1990年代後半以降、人工光合成用途のアンテナ分子として利用可能な超分子種の設計に重点が置かれてきました。これらの人工的に設計されたアンテナの多くはデンドリマーです。[ 29 ]集光性デンドリマー分子構造は、デンドリマー中心のエネルギー「シンク」にエネルギーを伝達する光収集性ドナークロモフォアを豊富に含むように設計されています。集光用途のデンドリマーを設計する際に重要な考慮事項は、デンドリマーの世代が増えるにつれて、ドナークロモフォアとして機能する末端基の数が倍増することです。[ 30 ]しかし、これにより末端基とエネルギーアクセプターコア間の距離が長くなり、エネルギー伝達効率が低下します。[ 30 ]デンドリマーは、効果的なエネルギー伝達を可能にするために、クマリンベースのドナークロモフォアなどの多数のクロモフォア基を高度に秩序化された配列で含むことができます。[ 29 ] [ 31 ]デンドリマー分子のコア（エネルギー受容体）は、ポルフィリン、フラーレン、金属錯体で官能基化することができる。[ 29 ] [ 30 ]報告されているデンドリマーシステムの中には、最大99%のエネルギー移動を達成できるものがあり、この効率を達成できるデンドリマーの一例として、ペリレンコアとクマリンユニットで構成されたデンドリマー枝を持つものがある。[ 29 ]

ナノ複合材料

調整可能なバンドギャップを持つナノ材料は、人工光合成やバイオニックビジョンに可能性のある安定した非生物的構造を形成するために自己組織化する異種構造を形成するために組み合わせることができます。 [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]グラフェンベースの複合材料の電子的および物理的特性は、光エネルギー変換に有望です。[ 32 ] [ 35 ]グラフェンベースの複合材料の 1 つの例では、負および正に帯電した酸化グラフェンの多層構造が採用されており、これらの層は静電相互作用に基づいて水平に積み重ねられ、光イオンエネルギー変換を受けることができる水平ヘテロ構造を形成しています。[ 32 ]負に帯電した酸化グラフェンは、正に帯電したポリマーナノ粒子と組み合わせることもできます。ポリマーナノ粒子内のポリマーの凝集により、純粋なポリマーと比較した場合、可視光に対する調整可能な応答の範囲が広くなります。 [ 35 ]グラフェンと結合したポリマーナノ粒子の電子の非局在化によりπ-π*遷移が可能になり、複合体中の材料はエネルギー的に一致する。[ 35 ]

有機・無機ハイブリッドおよび無機ナノ材料

有機無機ハイブリッドペロブスカイト[ 36 ]や金属有機構造体（MOF）[ 37 ] [ 38 ]などの有機と無機のハイブリッドシステムでは、有機と無機の界面が光収集デバイスの性能を制御する重要なパラメータです。[ 34 ]鉛ハロゲン化ペロブスカイト材料は、優れた光物理的特性を示し、光電子工学用途があります。[ 36 ]より一般的には、ハロゲン化ペロブスカイト材料は高い光吸収特性を示し、電荷輸送を可能にするため、これらの材料は光起電用途や太陽エネルギー変換に可能性があることを示しています。[ 36 ] MOF は、ポルフィリン含有支柱や金属ポルフィリンを主要な有機構成要素として使用するなど、さまざまな合成戦略を通じて太陽光収集特性を持つように設計できます。[ 37 ] [ 38 ] MOFは、量子ドットによる表面修飾、または感光性ルテニウムまたはオスミウム金属錯体をMOF構造に埋め込むことによって機能化されることもある。 [ 37 ]

シリコンナノ構造[ 39 ]、無機酸化物フィルム（例えば、酸化チタンおよび酸化インジウム）[ 40 ] [ 41 ] 、および極薄二次元無機材料（例えば、オキシ塩化ビスマス、硫化スズおよび硫化チタンナノシート）[ 41 ]などの無機材料は、集光性および光電子特性を持っています。[ 40 ]シリコンは太陽電池でよく使用されており、1954年にベル研究所は効率5％の最初の効果的なシリコン太陽電池を発明しました。[ 42 ]ベル研究所が発明したデバイスの効率は、n型およびp型のドーピングにより急速に向上し、1961年までに14.5％の効率に達しました。[ 42 ]シリコンは非常に豊富で、電荷キャリアの移動度が高く、安定性が高いため、太陽光発電や半導体用途で広く使用されています。[ 39 ]現在、シリコンを用いた最も効率的な単一接合デバイスは、太陽光変換効率が29.1%に達しています。[ 42 ]ナノワイヤ、ナノ結晶、量子ドット、多孔質ナノ粒子などのシリコンナノ構造は、電荷の分離と移動の向上、本質的に高い比容積、および表面曲率により、バルクまたは平面シリコンよりも優れた性能を示しています。[ 39 ]シリコンナノ構造は量子閉じ込め効果も可能にし、光吸収範囲と光誘起応答を改善できます。 [ 39 ]

色素増感型太陽電池には、増感剤の吸着、電荷分離、電子輸送特性を付与するため、二酸化チタンが主成分として組み込まれることが多い。[ 40 ]色素増感型太陽電池中に存在する色素分子は、光を集めると励起電子を二酸化チタンに移動し、そこで電荷が分離される。[ 40 ]酸素空孔を持つ酸化インジウムシートはバンドギャップが狭く、電荷キャリア特性が向上するため、電荷キャリア分離効率が高く、光を集める材料の候補となる可能性がある。[ 41 ]酸素空孔を持つ極薄オキシ塩化ビスマスも、光を集める特性と電荷分離特性が向上する。[ 41 ]

アプリケーション

太陽光発電

特に有機太陽電池の分野は、1990 年代後半から急速に発展し、小型太陽電池は最大 13% の電力変換効率を実証しています。 [ 8 ]太陽エネルギーの豊富さと、これを人工光合成を介して化学エネルギーに変換できる能力により、大量の再生可能エネルギー源が可能になります。[ 4 ]生物系における光合成の基本的なプロセスを理解することは、太陽再生可能エネルギー源の開発に重要です。[ 4 ] [ 43 ]光合成生物における光誘起電荷分離は、太陽エネルギーを化学エネルギーまたは代謝エネルギーに変換する触媒となり、これが光子を吸収して電圧と電流を生成する光起電力デバイスに組み込むことができる合成光収集材料の設計につながっています。[ 4 ]次に、効率的なエネルギー伝達のために励起子ネットワークが形成されます。[ 4 ]多岐にわたる分子材料と固体材料が太陽光発電に応用されています。[ 43 ]太陽光発電デバイスの設計においては、発電を最適化し量子効率を最大化するために、高濃度の色素または発色団の影響、発色団の配置、そして光集光デバイスに埋め込まれたアンテナ部分の形状を考慮することが極めて重要である。[ 43 ] 太陽電池における発色団の一般的な形態の一つは、色素増感太陽電池である。光合成生物に存在する動的かつ応答性の高い分子機構と自己組織化の原理は、 「スマート」太陽光発電デバイスの設計に影響を与えている。[ 43 ]

光触媒

光捕集材料（例えばフラーレン、導電性ポリマー、ポルフィリンおよびフタロシアニンベースのシステム、ナノ粒子）で機能化された半導体表面（例えば金属酸化物）は、光陽極デバイスにおいて水の酸化または分解を光触媒することができる。 [ 44 ] [ 45 ] [ 3 ]太陽エネルギー変換は光電気化学的水分解に応用することができる。水分解システムの大部分は無機半導体材料を採用しているが、有機半導体材料もこの用途で注目を集めている。[ 45 ]酸窒化物および酸硫化物もまた、水分解の光触媒として設計されている。[ 3 ]

光線力学療法

光線力学療法は、光と光増感剤の組み合わせによる光化学プロセスを利用して癌組織または病変組織に細胞毒性効果を生成する治療法です。 [ 44 ]癌細胞を標的とするために使用される光増感剤または光捕集材料の例としては、半導体ナノ粒子、[ 44 ]ルテニウム錯体、[ 46 ]ナノ複合体などがあります。[ 47 ]光増感剤は、光誘導時に一重項酸素を形成するために使用することができ、これは光線力学療法で重要な役割を果たしており、この能力は二酸化チタンナノ粒子によって実証されています。[ 44 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b Mayr, Torsten; Borisov, Sergey M.; Abel, Tobias; Enko, Barbara; Waich, Kerstin; Mistlberger, Günter; Klimant, Ingo (2009-08-01). 「光収穫による発光センサーの輝度向上のためのシンプルかつ多用途な方法」 .分析化学. 81 (15): 6541– 6545. doi : 10.1021/ac900662x . ISSN  0003-2700 . PMC  2976568 .
  2. ^ Sun, Guangping; Qian, Weirui; Jiao, Jianmin; Han, Tingting; Shi, Yukun; Hu, Xiao-Yu; Wang, Leyong (2020-05-19). 「超分子自己組織化に基づく2段階連続エネルギー移動を備えた高効率人工光捕集システム」 . Journal of Materials Chemistry A . 8 (19): 9590– 9596. doi : 10.1039/D0TA03169K . ISSN 2050-7496 . S2CID 219020606 .  
  3. ^ a b c d高田剛志、堂免一成 (2017). 「光触媒および光電気化学的水分解における集光材料としての非酸化物半導体の開発」 . Dalton Transactions . 46 (32): 10529– 10544. doi : 10.1039/C7DT00867H . ISSN 1477-9226 . PMID 28589988 .  
  4. ^ a b c d e Häse, Florian; Roch, Loïc M.; Friederich, Pascal; Aspuru-Guzik, Alán (2020-09-11). 「機械学習を用いた光集光デバイスの設計と理解」 . Nature Communications . 11 (1): 4587. Bibcode : 2020NatCo..11.4587H . doi : 10.1038/ s41467-020-17995-8 . ISSN 2041-1723 . PMC 7486390. PMID 32917886 .   
  5. ^ Moss, Benjamin; Wang, Qian; Butler, Keith T.; Grau-Crespo, Ricardo; Selim, Shababa; Regoutz, Anna; Hisatomi, Takashi; Godin, Robert; Payne, David J.; Kafizas, Andreas; Domen, Kazunari (2021-01-11). 「ドープされたSrTiO 3におけるin situ電荷蓄積と電子構造の関連付けにより、水素発生光触媒の設計原理が明らかになる」 . Nature Materials . 20 (4): 511– 517. Bibcode : 2021NatMa..20..511M . doi : 10.1038/s41563-020-00868-2 . ISSN 1476-4660 . PMID 33432143 . S2CID 230649876。   
  6. ^ Han, Dongxue; Yang, Xuefeng; Han, Jianlei; Zhou, Jin; Jiao, Tifeng; Duan, Pengfei (2020-11-09). 「エナンチオ選択的光重合のための連続増幅円偏光紫外線ルミネッセンス」 . Nature Communications . 11 (1): 5659. Bibcode : 2020NatCo..11.5659H . doi : 10.1038/ s41467-020-19479-1 . ISSN 2041-1723 . PMC 7652877. PMID 33168825 .   
  7. ^ a b c d e f g h i Vohra, Varun (2018-12-18). 「有機太陽電池に統合された天然染料とその誘導体」. Materials . 11 ( 12): 2579. Bibcode : 2018Mate...11.2579V . doi : 10.3390/ma11122579 . ISSN 1996-1944 . PMC 6316176. PMID 30567340 .   
  8. ^ a b Hedley, Gordon J.; Ruseckas, Arvydas; Samuel, Ifor DW (2017-01-25). 「有機太陽光発電のための光集光」 . Chemical Reviews . 117 (2): 796– 837. doi : 10.1021/acs.chemrev.6b00215 . ISSN 0009-2665 . PMC 5269644. PMID 27951633 .   
  9. ^ a b c Olejko, L.; Bald, I. (2017). 「マルチカラーDNAオリガミベース光集光システムにおけるFRET効率とアンテナ効果」 . RSC Advances . 7 (39): 23924– 23934. Bibcode : 2017RSCAd...723924O . doi : 10.1039/C7RA02114C . ISSN 2046-2069 . 
  10. ^ a b Hemmig, Elisa A.; Creatore, Celestino; Wünsch, Bettina; Hecker, Lisa; Mair, Philip; Parker, M. Andy; Emmott, Stephen; Tinnefeld, Philip; Keyser, Ulrich F.; Chin, Alex W. (2016). 「DNAオリガミを用いた光捕集効率のプログラミング」 . Nano Letters . 16 (4): 2369– 2374. Bibcode : 2016NanoL..16.2369H . doi : 10.1021/ acs.nanolett.5b05139 . PMC 5003508. PMID 26906456 .  
  11. ^ a b c d e f g h i j k l m Schlau-Cohen, GS (2015-06-06). 「単一光合成複合体からの光収穫の原理」.インターフェースフォーカス. 5 (3) 20140088. doi : 10.1098/rsfs.2014.0088 . ISSN 2042-8898 . PMC 4410562. PMID 26052423 .   
  12. ^ a b c dプロッペ、アンドリュー H.; Li、Yuguang C.;アスプル・グジク、アラン。ベルリンゲット、カーティス P.チャン、クリストファー・J.コグデル、リチャード。ドイル、アビゲイル G.フリック、ヨハネス。ガボール、ナサニエル M.ヴァン・グロンデール、リーンク。ハメス・シファー、シャロン（2020年11月）。「光収集と触媒作用における生物インスピレーション」。Nature レビュー資料。5 (11): 828–846。Bibcode : 2020NatRM...5..828P。土井: 10.1038/s41578-020-0222-0。ISSN 2058-8437。OSTI 1756854。S2CID 221018573。   
  13. ^ a b c d e f g h i j Otsuki, J. (2018-04-24). 「ポルフィリンとクロロフィルに基づく光捕集材料に向けた超分子アプローチ」 . Journal of Materials Chemistry A. 6 ( 16): 6710– 6753. doi : 10.1039/C7TA11274B . ISSN 2050-7496 . 
  14. ^ a b c Balashov, SP (2005-09-23). 「キサントロドプシン：集光性カロテノイドアンテナを備えたプロトンポンプ」 . Science . 309 (5743): 2061– 2064. Bibcode : 2005Sci ... 309.2061B . doi : 10.1126/science.11 ​​18046. ISSN 0036-8075 . PMC 3065861. PMID 16179480 .   
  15. ^ a b c d e橋本 英樹; 菅井 裕子; 浦上 千麻; アラステア・T.ガーディナー; リチャード・J.コグデル (2015年12月). 「カロテノイドの機能を利用した天然および人工の光捕集システム」 . Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews . 25 : 46– 70. doi : 10.1016/j.jphotochemrev.2015.07.004 . ISSN 1389-5567 . 
  16. ^ Kodis, Gerdenis; Herrero, Christian; Palacios, Rodrigo; Mariño-Ochoa, Ernesto; Gould, Stephanie; de la Garza, Linda; van Grondelle, Rienk; Gust, Devens; Moore, Thomas A.; Moore, Ana L.; Kennis, John TM (2004年1月). 「コンパクトな人工光合成アンテナ設計におけるカロテノイドの光捕集と光保護機能」. The Journal of Physical Chemistry B. 108 ( 1): 414– 425. doi : 10.1021/jp036139o . ISSN 1520-6106 . 
  17. ^ a b c d e今堀 博 (2004年5月). 「巨大マルチポルフィリンアレイを用いた人工光捕集アンテナ」. The Journal of Physical Chemistry B. 108 ( 20): 6130– 6143. doi : 10.1021/jp038036b . ISSN 1520-6106 . PMID 18950092 .  
  18. ^ Wang, Xiaodong; Saba, Tony; Yiu, Humphrey HP; Howe, Russell F.; Anderson, James A.; Shi, Jiafu (2017-05-11). 「異種経路に着想を得た補因子NAD(P)H再生」 . Chem . 2 (5): 621– 654. Bibcode : 2017Chem....2..621W . doi : 10.1016/j.chempr.2017.04.009 . hdl : 2164/10454 . ISSN 2451-9294 . 
  19. ^ a b c鄒、乾麗;リュウ、カイ。アッバス、マンザール。ヤン、シュエハイ（2016）。「生体模倣集光ナノアーキテクトニクスに向けた発色団のペプチド変調自己集合」。先端材料。28 (6): 1031–1043。ビブコード: 2016AdM....28.1031Z。土井：10.1002/adma.201502454。ISSN 1521-4095。PMID 26273821。S2CID 205262077。   
  20. ^ Ihssen, Julian; Braun, Artur; Faccio, Greta; Gajda-Schrantz, Krisztina; Thöny-Meyer, Linda (2014年4月). 「バイオエンジニアリング光電気化学セルにおける太陽光燃料生成のための集光性タンパク質」 . Current Protein & Peptide Science . 15 (4): 374– 384. doi : 10.2174/1389203715666140327105530 . ISSN 1389-2037 . PMC 4030624. PMID 24678669 .   
  21. ^ a b鄒、乾麗;リュウ、カイ。アッバス、マンザール。ヤン、シュエハイ (2015-08-14)。 「生体模倣集光ナノアーキテクトニクスに向けたペプチド変調発色団自己集合」。先端材料。28 (6): 1031–1043。ビブコード: 2016AdM....28.1031Z。土井：10.1002/adma.201502454。ISSN 0935-9648。PMID 26273821。S2CID 205262077。   
  22. ^ナム・ユン・ソン; シン・テホ; パーク・ヒチョル; マジャール・アンドリュー・P.; チェ・キャサリン; ファントナー・ゲオルグ; ネルソン・キース・A.; ベルチャー・アンジェラ・M. (2010-02-10). 「ウイルステンプレートを用いたポルフィリンの光捕集性ナノアンテナへの組み立て」アメリカ化学会誌. 132 (5): 1462– 1463. doi : 10.1021/ja908812b . ISSN 0002-7863 . PMID 20078048 .  
  23. ^ a b c d eアジャヤゴシュ、アイヤッパンピライ;プラヴィーン、ヴァカイル・Ｋ．ヴィジャヤクマール、チャクース (2008-04-29)。 「ChemInform 要約: 励起エネルギー移動および光収集のための足場としてのオルガノゲル」。ケムインフォーム。39（18）。土井：10.1002/chin.200818244。ISSN 0931-7597。 
  24. ^ a b Ajayaghosh, Ayyappanpillai; George, Subi J.; Praveen, Vakayil K. (2003-01-20). 「オリゴ(p-フェニレンビニレン)系自己組織化体から有機色素への選択的エネルギー移動によるゲル化支援光捕集」. Angewandte Chemie International Edition . 42 (3): 332– 335. doi : 10.1002/anie.200390109 . ISSN 1433-7851 . PMID 12548692 .  
  25. ^ Samanta, Suman K.; Bhattacharya, Santanu (2012). 「自己組織化による特異的なゲル化剤間相互作用を介した広範囲光捕集性ドナー–アクセプター集合体」 . Chemistry – A European Journal . 18 (49): 15875– 15885. doi : 10.1002/chem.201103855 . ISSN 1521-3765 . PMID 23074067 .  
  26. ^ Lim, Yee-Fun; Choi, Joshua J.; Hanrath, Tobias (2012). 「光捕集用途向けコロイド状CuOナノ結晶の簡易合成」 . Journal of Nanomaterials . 2012 : 1– 6. doi : 10.1155/2012/393160 . hdl : 10754/596995 . ISSN 1687-4110 . 
  27. ^ a b Sun, Meng-Jia; Liu, Yingying; Zeng, Wei; Zhao, Yong Sheng; Zhong, Yu-Wu; Yao, Jiannian (2019-04-17). 「光捕集エネルギー移動による多形有機ナノ結晶の光ルミネセンス異方性増幅」. Journal of the American Chemical Society . 141 (15): 6157– 6161. doi : 10.1021/jacs.9b02055 . ISSN 0002-7863 . PMID 30945852 . S2CID 93000517 .   
  28. ^陳彭忠;ウェン・ユーシャン。ニウ、リーヤ。チェン、ユウゼー。呉、李朱。タン、チェンホー。ヤン・チンジェン (2016)。「染色体を模倣する有機ナノクリスタルに基づく集光システム」。アンゲワンテ・ケミー国際版。55 (8): 2759–2763。土井: 10.1002/anie.201510503。ISSN 1521-3773。PMID 26799735。  
  29. ^ a b c dバルツァーニ、ヴィンチェンツォ;チェローニ、パオラ。マエストリ、マウロ。ヴィチネリ、ベロニカ (2003-12-01)。「光を集めるデンドリマー」。ケミカルバイオロジーにおける現在の見解。7 (6): 657–665。土井: 10.1016/j.cbpa.2003.10.001。ISSN 1367-5931。PMID 14644173。  
  30. ^ a b c Adronov, Alex; Fréchet, Jean MJ (2000). 「光捕集性デンドリマー」 . Chemical Communications (18): 1701– 1710. doi : 10.1039/b005993p .
  31. ^ Dichtel, William R.; Hecht, Stefan; Fréchet, Jean MJ (2005-09-01). 「機能的層状デンドリマー：新規ビルディングブロックと多色光集光システムの合成への応用」. Organic Letters . 7 (20): 4451– 4454. doi : 10.1021/ol0516824 . ISSN 1523-7060 . PMID 16178556 .  
  32. ^ a b c Quan, Di; Ji, Danyan; Wen, Qi; Du, Linhan; Wang, Lili; Jia, Pan; Liu, Dan; Ding, Liping; Dong, Huanli; Lu, Diannan; Jiang, Lei (2020年8月). 「人工光捕集型プロトンポンプとしての横方向異種2D層状材料」 . Advanced Functional Materials . 30 (34) 2001549. doi : 10.1002/adfm.202001549 . ISSN 1616-301X . S2CID 225799548 .  
  33. ^ Ng, Kara; Webster, Megan; Carbery, William P.; Visaveliya, Nikunjkumar; Gaikwad, Pooja; Jang, Seogjoo J.; Kretzschmar, Ilona; Eisele, Dorthe M. (2020-11-16). 「熱ストレスを受けた超分子ナノ複合体におけるフレンケル励起子の調節可能なケージ状足場による制御」Nature Chemistry . 12 (12): 1157– 1164. Bibcode : 2020NatCh..12.1157N . doi : 10.1038/s41557-020-00563-4 . ISSN 1755-4330 . OSTI 1991456 . PMID 33199886 . S2CID 226970990。    
  34. ^ a b Kundu, Simanta; Patra, Amitava (2017-01-25). 「光捕集のためのナノスケール戦略」 . Chemical Reviews . 117 (2): 712– 757. doi : 10.1021/acs.chemrev.6b00036 . ISSN 0009-2665 . PMID 27494796 .  
  35. ^ a b c Ghosh, Arnab; Jana, Bikash; Maiti, Sourav; Bera, Rajesh; Ghosh, Hirendra N.; Patra, Amitava (2017). 「共役ポリマーナノ粒子と還元酸化グラフェンを複合した光捕集と光電流生成」 . ChemPhysChem . 18 (10): 1308– 1316. doi : 10.1002/cphc.201700174 . ISSN 1439-7641 . PMID 28295982 .  
  36. ^ a b c Wang, Lili; Williams, Nicholas E.; Malachosky, Edward W.; Otto, John P.; Hayes, Dugan; Wood, Ryan E.; Guyot-Sionnest, Philippe; Engel, Gregory S. (2017-03-28). 「電子構造解析と超高速ダイナミクスを備えた有機–無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶のスケーラブルなリガンド媒介輸送合成」ACS Nano . 11 (3): 2689– 2696. doi : 10.1021/acsnano.6b07574 . ISSN 1936-0851 . PMID 28195690 .  
  37. ^ a b c So, Monica C.; Wiederrecht, Gary P.; Mondloch, Joseph E.; Hupp, Joseph T.; Farha, Omar K. (2015-02-12). 「光捕集およびエネルギー伝達のための金属–有機構造体材料」 . Chemical Communications . 51 (17): 3501– 3510. doi : 10.1039/C4CC09596K . ISSN 1364-548X . PMID 25578391 .  
  38. ^ a b Lee, Chang Yeon; Farha, Omar K.; Hong, Bong Jin; Sarjeant, Amy A.; Nguyen, SonBinh T.; Hupp, Joseph T. (2011-10-12). 「光捕集性金属–有機構造体（MOF）：ボディピリンおよびポルフィリン系MOFにおけるストラット間の効率的なエネルギー移動」. Journal of the American Chemical Society . 133 (40): 15858– 15861. doi : 10.1021/ja206029a . ISSN 0002-7863 . PMID 21916479 .  
  39. ^ a b c d Liu, Dong; Ma, Jun; Long, Ran; Gao, Chao; Xiong, Yujie (2017年12月). 「太陽光駆動触媒用途向けシリコンナノ構造」. Nano Today . 17 : 96–116 . doi : 10.1016/j.nantod.2017.10.013 . ISSN 1748-0132 . 
  40. ^ a b c d Kim, Jeonghun; Koh, Jong Kwan; Kim, Byeonggwan; Kim, Jong Hak; Kim, Eunkyoung (2012). 「色素増感太陽電池の効率的な集光のためのメソポーラス無機酸化物膜のナノパターニング」 . Angewandte Chemie International Edition . 51 (28): 6864– 6869. doi : 10.1002/anie.201202428 . ISSN 1521-3773 . PMID 22684852 .  
  41. ^ a b c d Sun, Yongfu; Gao, Shan; Lei, Fengcai; Xiao, Chong; Xie, Yi (2015-01-20). 「超薄二次元無機材料：固体ナノ化学の新たな可能性」. Accounts of Chemical Research . 48 (1): 3– 12. doi : 10.1021/ar500164g . ISSN 0001-4842 . PMID 25489751 .  
  42. ^ a b c Yildirim, Onur; Bonomo, Matteo; Barbero, Nadia; Atzori, Cesare; Civalleri, Bartolomeo; Bonino, Francesca; Viscardi, Guido; Barolo, Claudia (2020年1月). 「ハイブリッド太陽光発電技術における（光）活性材料としての金属有機構造体および共有結合性有機構造体の応用」 .エネルギー. 13 (21): 5602. doi : 10.3390/en13215602 . hdl : 2318/1759976 .
  43. ^ a b c d Ruban, Alexander V.; Johnson, Matthew P.; Duffy, Christopher DP (2011). 「自然光利用：原理と環境動向」 . Energy & Environmental Science . 4 (5): 1643. doi : 10.1039/c0ee00578a . ISSN 1754-5692 . 
  44. ^ a b c d Zhou, Na; López-Puente, Vanesa; Wang, Qing; Polavarapu, Lakshminarayana; Pastoriza-Santos, Isabel; Xu, Qing-Hua (2015). 「プラズモン増強光集光：増強光触媒、光力学療法、および太陽光発電への応用」 . RSC Advances . 5 (37): 29076– 29097. Bibcode : 2015RSCAd...529076Z . doi : 10.1039/c5ra01819f . ISSN 2046-2069 . 
  45. ^ a b Kirner, Joel T.; Finke, Richard G. (2017). 「有機光捕集材料を用いた水酸化光陽極：レビュー」 . Journal of Materials Chemistry A. 5 ( 37): 19560– 19592. doi : 10.1039/C7TA05709A . ISSN 2050-7488 . 
  46. ^ Nomula, Raju; Wu, Xueyan; Zhao, Jianzhang; Munirathnam, Nagegownivari R. (2017-10-01). 「集光性、長寿命三重項励起状態ルテニウム(II)-ポリイミン-クマリン錯体の光力学的効果：DNA結合、光分解、抗がん作用に関する研究」 . Materials Science and Engineering: C. 79 : 710–719 . doi : 10.1016 /j.msec.2017.05.123 . ISSN 0928-4931 . PMID 28629072 .  
  47. ^ Li, Shuang; Shen, Xiaoqin; Xu, Qing-Hua; Cao, Yong (2019-10-25). 「金ナノロッド強化共役ポリマー／光増感剤複合ナノ粒子による同時二光子励起蛍光イメージングおよび光線力学療法」 . Nanoscale . 11 ( 41): 19551– 19560. doi : 10.1039/C9NR05488J . ISSN 2040-3372 . PMID 31578535. S2CID 203128714 .   
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Light_harvesting_materials&oldid=1333468030」より取得