～“人工光合成”は日本の将来の経済力維持・発展に寄与できる可能性を十分に有しており、 
着実かつ積極的な技術開発が待望される～
この意思の基に、多方面の最新技術を集め『人工光合成』をより実現可能な未来へと導く一冊。

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発刊日    2017年1月
定　価    本体44,000円＋税
頁　数    250頁
造　本    冊子版 B5／CD版（直取引のみ）
発行所    (株)エヌ・ティー・エス
ISBN    978-4-86043-477-9 C3040
　


監修者　堂免　一成、瀬戸山　亨
執筆者　34名

序論　 人工光合成が拓くGreen Sustainable Technology ～世界に先んずる技術確立を～
第1編　光合成から人工光合成へ
第2編　材料・システム創製
第3編　光半導体的アプローチ
第4編　実用化に向けた取り組み
第5編　世界の動向
第6編　将来技術への展望　―人工光合成がヒト・環境にもたらすもの

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◆　詳細目次　◆

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序論 　人工光合成が拓くGreen Sustainable Technology～世界に先んずる技術確立を～
　　《瀬戸山　亨 / 堂免　一成》

　1. 気候変動問題の深刻化
　2. CO2排出削減の対策
　3. 水素社会を目指して
　4. おわりに


第1編　光合成から人工光合成へ

第1章 光合成科学の歴史：人工光合成を実現するために光合成から何を学ぶか？
　反応メカニズムの解明の底から期待されるもの
　　《井上　晴夫》
　1. 光合成の歴史
　2. 光合成のポイント
　3. 人工光合成とは：その定義
　4. 近代の人口光合成研究の始まり
　5. 人工光合成へのアプローチ
　6. 光合成から学ぶ人工光合成
　7. 人工光合成では何がボトルネック課題なのか？
　Photon-flux-density problemをいかにして解決するか？
　保護機能の構築をどうするか？
　コラム　太陽光の放射エネルギー分布と光子数分布
　8. 天然の光合成のすごさ、不思議
　9. 人工光合成が取り組むべき課題とは
　10. 　おわりに
第2章 光化学系Ⅰ
　　《塚谷　祐介 / 民秋　均》
　1. はじめに
　2. 光化学系反応中心
　3. OP生物の光化学系Ⅰ
　4. AP生物の系Ⅰ型反応中心
　5. 応用を志向した光化学系Ⅰ研究
第3章 光化学系Ⅱ
　　《沈　建仁》
　1. はじめに
　2. PSⅡの全体構造
　3. PSⅡの電子伝達系
　4. Mn4CaO5クラスターの構造
　5. 水分解の反応機構
　6. おわりに
第4章 不均一系光触媒反応による水と二酸化炭素資源化の研究の歴史と課題
　　《髙島　舞 / 大谷 文章》
　1. はじめに
　2. 不均一系光触媒反応による人工光合成研究の端緒
　3. 人工光合成のための助触媒材料と作用機構の解明
　4. 高効率化のための光触媒材料の探索
　5. 他の人工光合成系との比較
　6. 人工光合成の反応機構の解明
　7. まとめ
第5章 酸化物半導体光触媒による紫外光照射下でのH2O完全分解反応の現状
　　《酒多　喜久》
　1. はじめに
　2. H2O完全分解反応に対する高活性化を目指したGa2O3光触媒への修飾効果の検討
　3. SrTiO3光触媒のH2O完全分解反応に対する高活性化の取り組み
　4. おわりに
第6章 酸化物半導体光電極触媒と色素増感光電極を複合したタンデムセルによる太陽光水分解
　　《荒川　裕則》
　1. はじめに
　2. 太陽光水分解プロセスの種類と特徴
　3. 酸化物半導体光電極触媒と色素増感光電極を複合したタンデムセルによる太陽光水分解
　4. おわりに


第2編　材料・システム創製

第1章 天然―人工ハイブリッド光合成系の作製―光合成タンパク質を生体外で動かす
　　《伊藤　繁 / 野地　智康》
　1. 天然の光合成系は美しい完成型
　2. 天然光合成系を生体外で働かせるには
　3. シリカメソ多孔体
　4. 好熱性紅色光合成細菌の光捕集タンパク質複合体LH2のFSMへの導入
　5. 紅色光合成細菌反応中心複合体ｐRCのFMSへの導入
　6. シリカ細孔内への吸着の特性
　7. より大きな植物型光合成反応中心のSBA23への導入
　8. 酸素発生をするPSⅡ複合体のSBA23内への導入
　9. 貫通シリカ細孔を持つアルミナ基板盤（PAP）へのPSⅠの導入
　10. ホウ素ケイ酸ガラス板（PGP）内に作られた細孔へのPSⅡの導入と反応
　11. 微小空間の特徴を利用した酸素大気下でのヒドロゲナーゼによるH2発生
　12. 色を変えるPGP ―センサータンパク質の導入
　13. まとめ ―新たな分子反応環境と人工光合成
第2章 ヘテロシスト形成型シアノバクテリアを利用した光生物学的水素生産法
　　《井上　和仁》
　1. はじめに
　2. 光合成の電子伝達系
　3. ヘテロシスト形成型シアノバクテリア
　4. ヒドロゲナーゼとニトロゲナーゼ
　5. 遺伝子工学によるシアノバクテリアの改良
　6. 水素バリア性プラスチック素材を利用したバイオリアクター
　7. 今後の課題
第3章 錯体化学的アプローチ 1―CO2還元反応
　　《倉持　悠輔 / 石谷　治》
　1. はじめに
　2. η1-CO2付加錯体と触媒活性
　3. CO2還元における光触媒反応と電気化学触媒反応の比較
　4. 半導体と金属錯体のハイブリッド光触媒
　5. 今後の課題
第4章 錯体化学的アプローチ2 ―酸素発生反応
　　《近藤　美欧 / 正岡　重行》
　1. はじめに
　2. ルテニウム二核錯体触媒
　3. ルテニウム単核錯体触媒
　4. 第一遷移金属錯体触媒
　5. おわりに
第5章 光合成の光捕集アンテナの組織化と機能拡張
　　《出羽　毅久》
　1. はじめに
　2. 脂質膜へのLH1-RCとLH2のドメイン選択的な二次元組織化
　3. 繋ぎ止め脂質二分子膜中へのLH2およびLH1-RCの組織化
　4. 光捕集アンテナLH2の機能拡張
　5. おわりに
第6章 メソポーラス有機シリカを用いた人工光合成の構築
　　《稲垣　伸二》
　1. はじめに
　2. PMOと光捕集アンテナ機能
　3. PMOを利用した固体分子系光触媒の構築
　4. 今後の展開


第3編　光半導体的アプローチ

第1章 バンドエンジニアリングによる酸化物半導体光触媒の開発
　　《工藤　昭彦 / 岩瀬　顕秀 / 高山　大鑑》
　1. はじめに
　2. 水分解反応に活性なワイドバンドギャップ金属酸化物光触媒の可視光応答化のためのバンドエンジニアリング
　3. バンドエンジニアリングによって開発された可視光応答性金属酸化物光触媒
　4. 可視光応答性金属酸化物光触媒を用いたソーラー水分解系の構築
　5. おわりに
第2章 光半導体バンドエンジニアリング
　―酸窒化物、酸硫化物系、カルコゲナイド系
　　《久富　隆史 / 堂免　一成》
　1. 可視光応答性光触媒材料開発の必要性
　2. 可視光応答性光触媒材料としての酸窒化物、酸硫化物、カルコゲナイド
　3. 酸窒化物光触媒粉末による可視光水分解反応
　4. 酸硫化物および酸窒化物粉末光電極を用いた可視光水分解反応
　5. カルコゲナイド薄膜光電極を用いた可視光水分解反応
第3章 可視光利用のための半導体バンドエンジニアリング
　―オキシナイトライド・オキシハライド・カルコハライド系―
　　《阿部　竜》
　1. はじめに
　2. なぜ可視光利用が必要なのか、なぜ困難なのか
　3. 可視光利用のためのミックスアニオン導入：原理と課題
　4. オキシナイトライドの二段階励起型水分解の応用
　5. オキシハライドおよびカルコハライドにおける連続的バンド制御
　6. 安定な新規オキシハライド光触媒
第4章 酸化物半導体光触媒および光電極を用いた水素および有用化学品製造
　　《佐山　和弘》
　1. はじめに
　2. レドックス媒体を用いた光触媒―電解ハイブリッドシステム
　3. 高性能な酸化物半導体光電極による太陽光水素製造
　4. 酸化物半導体光電極による水素と有用化成品の同時製造
　5. おわりに
第5章 光半導体による水分解の反応機構：
時間分解分光測定を用いた光触媒のキャリアーダイナミクス
　　《山方　啓》
　1. はじめに
　2. 光励起キャリアーのエネルギー状態と減衰過程の観察
　3. 単結晶の光触媒材料における光励起キャリアーの挙動
　4. 構造の異なる2種類の粉末光触媒材料における光励起キャリアーの挙動
　5. SrTiO3粉末の粒子の形態の違いによる影響
　6. まとめ


第4編　実用化に向けた取り組み

第1章 光電気化学セル型人工光合成の取り組み
　　《御子柴　智 / 小野　昭彦 / 田村　淳 / 菅野　義経 / 北川　良太 / 首藤　直樹》
　1. はじめに
　2. 光電気化学セル方式人工光合成
　3. 多電子還元触媒の開発
　4. プラントシステムの評価について
　5. まとめ
第2章 藻類培養におけるCO2利用
　　《藤田　朋宏 / 星野　孝仁》
　1. はじめに
　2. 光合成効率の理論値および光合成による最大CO2利用量
　3. 植物によるCO2利用
　4. 開放型システムを用いた藻類培養におけるCO2利用
　5. 閉鎖型培養システムを用いた藻類培養におけるCO2利用
　6. 総括
第3章 人工光合成プロジェクト
　　《瀬戸山　亨》
　1. はじめに
　2. 可視光応答型水分解触媒によるソーラー水素の製造
　3. 水素 / 酸素混合ガスからの水素の安全分離
　4. CO2（またはCO）とソーラー水素からの低級オレフィンの革新技術
　5. 事業化に向けた取り組み


第5編　世界の動向　久富　隆史 / 堂面　一成

　1. はじめに
　2. ソーラー水素のコストターゲット
　3. アメリカにおける人工光合成研究
　4. 欧州における人工光合成研究
　5. 中国における人工光合成研究


第6編　将来技術への展望　―人工光合成がヒト・環境にもたらすもの

第1章 学の視点：知の創造（Creation）と価値の創造（Innovation）
　　《井上　晴夫》
　1. はじめに
　2. 再生可能エネルギー因子の視点
　3. 人工光合成実現のタイムラインは？
　4. 次世代へのバトンを渡す
　5. 知の創造（Creation）と価値の創造（Innovation）の視点

第2章 産の視点：技術の合理的方向性と経済的必然性の観点から
　　《瀬戸山　亨》
　1. はじめに
　2. CO2削減対策の現状
　3. 人工光合成活用のための環境づくり
　4. 光半導体触媒、錯体触媒による人工光合成
　5. 人工光合成のためのインフラ整備
　6. ソーラー水素の利用
　7. おわりに
索引 　

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◆　執筆者一覧　◆

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　【監修者】

　堂免　一成    　    東京大学大学院工学系研究科　教授
　瀬戸山　亨    　    株式会社三菱化学科学技術研究センター　瀬戸山研究室　室長

　【執筆者】　（執筆順）

　瀬戸山　亨    　    株式会社三菱化学科学技術研究センター　瀬戸山研究室　室長　
　堂免　一成    　    東京大学大学院工学系研究科　教授
　井上　晴夫    　    首都大学東京人工光合成研究センター　センター長/特任教授
　塚谷　祐介    　    東京工業大学地球生命研究所　研究員
　民秋　均　    　    立命館大学大学院生命科学研究科　教授
　沈　建仁　    　    岡山大学異分野基礎科学研究所　教授
　髙島　舞　    　    北海道大学触媒科学研究所　助教
　大谷　文章    　    北海道大学触媒科学研究所　教授
　酒多　喜久    　    山口大学大学院創成科学研究科　教授
　荒川　裕則    　    東京理科大学　名誉教授
　伊藤　繁　    　    名古屋大学　名誉教授
　野地　智康    　    大阪市立大学複合先端研究機構　特任講師
　井上　和仁    　    神奈川大学理学部　教授
　倉持　悠輔    　    東京理科大学理学部第二化学科　助教
　石谷　治　    　    東京工業大学理学院　教授
　正岡　重行    　    分子科学研究所生命・錯体分子科学研究領域　准教授
　近藤　美欧    　    分子科学研究所生命・錯体分子科学研究領域　助教
　出羽　毅久    　    名古屋工業大学大学院工学研究科　教授
　稲垣　伸二    　    株式会社豊田中央研究所稲垣特別研究室　室長/シニアフェロー
　工藤　昭彦    　    東京理科大学理学部応用化学科　教授
　岩瀬　顕秀    　    東京理科大学理学部応用化学科　講師
　髙山　大鑑    　    東京理科大学理学部応用化学科　博士研究員
　久富　隆史    　    東京大学大学院光学系研究科　助教
　阿部　竜　    　    京都大学大学院工学研究科　教授
　佐山　和弘    　    国立研究開発法人産業技術総合研究所太陽光発電研究センター　首席研究員
　山方　啓　    　    豊田工業大学大学院工学研究科　准教授
　御子柴　智    　    株式会社東芝研究開発センタートランデューサ技術ラボラトリー　研究主幹
　小野　昭彦    　    株式会社東芝研究開発センタートランデューサ技術ラボラトリー　主任研究員
　田村　淳　    　    株式会社東芝研究開発センタートランデューサ技術ラボラトリー　研究主務
　菅野　義経    　    株式会社東芝研究開発センタートランデューサ技術ラボラトリー　主事
　北川　良太    　    株式会社東芝研究開発センタートランデューサ技術ラボラトリー　研究主務
　首藤　直樹    　    株式会社東芝研究開発センター研究企画部エコテクノロジー推進担当　参事
　藤田　朋宏    　    株式会社ちとせ研究所　代表取締役/Chief Executive Officer
　星野　孝仁    　    株式会社ちとせ研究所事業開発部　シニアマネージャー