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テラヘルツ分光分析

テラヘルツ波分光分析

テラヘルツ波を用いた分光分析は、分子間振動・結晶の情報を取得することができる新しい分光手法です。紫外~可視~赤外分光分析で使われていた波長とは異なる情報が取得可能となるため、従来の分光分析の課題を解決できる可能性があります。

テラヘルツ波とは

テラヘルツ波は、光と電波の境界に位置する電磁波であり、周波数で0.1 THz~10 THz(1 THz ≘ 300 μm ≘ 33 cm-1≘ 4 meV)のことを指します。テラヘルツ波帯は、可視光に比べて波長が長く光子エネルギーが低いことから、水素結合やファンデルワールス力を介した分子間振動や結晶格子の振動、分子の回転、およびこれらの振動・回転の緩和など、新しい分光学的情報が得られると期待されている電磁波です。

<特長>
・分子間振動、結晶の格子振動、分子の緩和に相当する周波数
・水に対する強い吸収
・低侵襲性

I_thz-s_il2_ja.jpg

テラヘルツ波に感度があるもの

I_thz-s_il3_ja.jpg

・分子の間には、分子間力という弱い力が働いている
・テラヘルツ波は分子間力に相互作用し、吸収される
・吸収される波長は、分子間力の違いや分子の配置で異なる

※分子間力:ファンデルワールス力、水素結合 など

I_thz-s_il4_ja.jpg

・電荷に偏りのある分子(極性分子)はテラヘルツ波の電場と相互作用し、分子の向きを揃えるように運動する
・この時の分子の動きやすさが、テラヘルツ吸収特性に反映される

メリット

テラヘルツ波分光分析は、他の手法と比べ、測定が難しく煩雑な工程を要する用途に対しても、優位性を持ちます。

  • 分子間振動、結晶性の変化などによる材料の劣化の判別評価/良品不良品評価
  • 医薬品などの原材料受け入れ時の簡易スクリーニング
  • 安定した測定による発酵過程の評価
  • 安定した測定による結晶転移のリアルタイムモニタリング
  • 化学合成における目的物が生成したかどうかの判別およびリアルタイムモニタリング
  • 屈折率、吸収係数などから検量線を得ることによる、水溶液などの溶質の定量評価
  • テラヘルツ波が結晶に敏感な特性を利用した結晶性、結晶形の測定
  • 希釈不要で濃い濃度の測定
  • 薬品や重量測定とは異なり検量線を使った非破壊での水分量測定
  • その他 分子間相互作用に起因するものの測定、評価

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