[スポンサーリンク]

一般的な話題

光化学と私たちの生活そして未来技術へ

[スポンサーリンク]

 

はじめに

光化学は、エネルギー的に安定な基底状態から不安定な光励起状態への光吸収から始まり、蛍光やりん光などの輻射過程、熱を放出しながら基底状態に戻る無輻射失活、エネルギー移動、電子移動、様々な化学反応、様々な性質の制御(電荷、磁気的性質、構造など)の現象につながります。

生命科学における光化学

これらの光化学現象は、我々の生命活動に直結しています。まず、光エネルギーを化学エネルギーに変換する光合成を最初に挙げたいと思います。地球で最大規模の光化学反応と言われる光合成は、様々な化学反応から構成されていますが、アンテナクロロフィルの光吸収・光エネルギー移動から光誘起電子移動・電荷分離が、その初期過程となっています。その結果、CO2とH2Oから糖とO2が生成されることから、この光化学反応なくして、我々人間は生きていくことはできないと言えるでしょう。
次の例として、目において、光の明暗を感知するのはロドプシンを紹介します。人は視覚から多くの情報を得ていると言われていますが、これは、レチナールとオプシンタンパク質の複合体であるロドプシンにおいて、レチナールの光異性化反応がオプシンタンパク質の構造を変え、神経細胞へ信号が伝達されることに基づいています。
また、様々な生命活動を調べるために数多くの発光プローブが開発され、活用されています。さらに、光増感剤となる分子を癌細胞に取り込ませ、生体組織透過性が高い光(> 650 nm)を分子に照射(エネルギー移動により一重項酸素が生成)すると、癌細胞を攻撃することができます。これは、光線力学的療法(PDT: Photodynamic Therapy)と呼ばれ、切除しづらい組織における癌治療に実用化されています。
このように我々人間は、光化学反応を上手く利用して生命活動を行っていると言えるでしょう。

材料における光化学

色素分子の色は、例えばインクジェットプリンタなどの染料やペンキ塗料などの顔料に実用化されています。これは、色素分子の光吸収スペクトルと密接に関連していると言えるでしょう。蛍光・りん光などの発光は、例えば有機ELディスプレイに利用されています。
光誘起電子移動反応は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池、光エネルギーを化学エネルギーに変換する人工光合成において極めて重要です。また光触媒反応は、光エネルギーにより、高付加価値を有する化学物質を合成したりするだけでなく、エネルギー的に不安定な化学物質を合成してエネルギーを貯蓄するという考え方も適用されます。
また最近では、蒸気にさらす、擦る、回すなどの極めて弱いマクロな刺激に応答して、発光や光学特性などの「目に見える」性質が変化する新奇物質群「ソフトクリスタル」や、1つの光子で2つの励起状態をつくるシングレットフィッション、2つの光子のエネルギーを合わせて高い光エネルギーをつくるアップコンバージョンなどの新しい考え方も光化学から生まれてきています。

光化学は量子化学と実学の境界面

こういった光化学を用いた生命現象の理解、役に立つ材料・光反応の開発には、光吸収過程、蛍光・りん光の輻射過程、エネルギー移動、電子移動などの基本的な現象は、量子化学的に設計できる部分が多くあります。そのため光化学は、量子化学と実学の境界面であると言え、今後の科学技術の発展には不可欠な学問と言えます。これら光化学現象の基礎的理解は非常に重要ですが、やや専門的な知識が必要とされます。また、光化学現象の定量的評価にも専門的な知識・技術が求められることから、これらは、独学では難しい部分も含まれるかも知れません。
光化学協会では、以下の講座を開催しています。

  • 光化学基礎講座:光化学を初めて学ぶ学生・光化学に関する業務に初めて携わる社会人などを対象
  • 光化学応用講座:光化学研究を行う学生や社会人を対象
  • 賛助会員共同セミナー:光化学関連機器紹介、測定の基礎原理や研究例などを解説

先述した光化学に対する需要を踏まえ、今年から、より多くの方にオンラインで受講していただけるようにしました(詳しくはHPをご覧ください:)。これより、光化学領域の基盤研究・応用技術の進展に貢献したいと考えております。

光化学について学びたい方はこちら!

本記事は石井和之(東大生研)・長谷川靖哉(北大院工)・長谷川美貴(青山学院大理工)先生による寄稿記事です。

関連書籍

光化学 (1) (基礎化学コース)

光化学 (1) (基礎化学コース)

井上 晴夫
¥3,520(as of 01/21 23:17)
Amazon product information
金属錯体の光化学 (錯体化学会選書 2)

金属錯体の光化学 (錯体化学会選書 2)

佐々木 陽一, 石谷 治, 石井 和之, 石田 斉, 大越 慎一, 加藤 昌子, 小池 和英, 杉原 秀樹, 民秋 均, 野崎 浩一
Amazon product information
Avatar photo

ケムステPR

投稿者の記事一覧

ケムステのPRアカウントです。募集記事や記事体広告関連の記事を投稿します。

関連記事

  1. 地域の光る化学企業たち-2
  2. 光を吸わないはずの重原子化合物でも光反応が進行するのはなぜか?
  3. 光触媒の力で多置換トリフルオロメチルアルケンを合成
  4. ポルフィリン化学100年の謎を解明:calix[3]pyrrol…
  5. 光触媒ラジカル付加を鍵とするスポンギアンジテルペン型天然物の全合…
  6. 触媒のチカラで拓く位置選択的シクロプロパン合成
  7. ドラマチック有機合成化学: 感動の瞬間100
  8. キラルアニオン相間移動-パラジウム触媒系による触媒的不斉1,1-…

注目情報

ピックアップ記事

  1. チャールズ・スターク・ドレイパー賞―受賞者一覧
  2. ChemDrawの開発秘話〜SciFinder連携機能レビュー
  3. 第48回ケムステVシンポ「ペプチド創薬のフロントランナーズ」を開催します!
  4. MOF の実用化のはなし【京大発のスタートアップ Atomis を訪問して】
  5. ケムステ版・ノーベル化学賞候補者リスト【2025年版・10/08更新】
  6. イライアス・コーリー E. J. Corey
  7. 5-ヒドロキシトリプトファン選択的な生体共役反応
  8. マテリアルズ・インフォマティクスのためのデータサイエンティスト入門
  9. 第25回 名古屋メダルセミナー The 25th Nagoya Medal of Organic Chemistry
  10. 脈動がほとんどない小型精密ポンプ:スムーズフローポンプQシリーズ

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2024年8月
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031  

注目情報

最新記事

光の強さで分子集合を巧みに制御!様々な形を持つ非平衡超分子集合体の作り分けを実現

第691回のスポットライトリサーチは、千葉大学大学院 融合理工学府 分子集合体化学研究室(矢貝研究室…

化学系研究職の転職は難しいのか?求人動向と転職を成功させる考え方

化学系研究職の転職の難点は「専門性のニッチさ」と考えられることが多いですが、企業が求めるのは研究プロ…

\課題に対してマイクロ波を試してみたい方へ/オンライン個別相談会

プロセスの脱炭素化及び効率化のキーテクノロジーである”マイクロ波”について、今回は、適用を検討してみ…

四国化成ってどんな会社?

私たち四国化成ホールディングス株式会社は、企業理念「独創力」を掲げ、「有機合成技術」…

世界の技術進歩を支える四国化成の「独創力」

「独創力」を体現する四国化成の研究開発四国化成の開発部隊は、長年蓄積してきた有機…

第77回「無機材料の何刀流!?」町田 慎悟

第77回目の研究者インタビューは、第59回ケムステVシンポ「無機ポーラス材料が織りなす未来型機能デザ…

伊與木 健太 Kenta IYOKI

伊與木健太(いよき けんた,)は、日本の化学者。東京大学大学院新領域創成科学研究科准教授。第59回ケ…

井野川 人姿 Hitoshi INOKAWA

井野川 人姿(いのかわひとし)は、日本の化学者。崇城大学工学部ナノサイエンス学科准教授。第59回ケム…

開発者に聞く!試薬の使い方セミナー2026 主催: 同仁化学研究所

この度、同仁化学研究所主催のオンラインセミナー(参加無料)を開催いたします。注目されるライフ…

町田 慎悟 Shingo MACHIDA

町田 慎悟(まちだ しんご, 1990年 06月 )は、日本の化学者。2026年1月現在、ファインセ…

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