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化学のためのフォトニックソリューション

Andorのモジュラー分光プラットフォームは、化学、触媒、材料科学、分析化学、光化学、光物理学にまたがる幅広いフォトニクス応用課題に対応するよう設計されています。

光学分光技術を用いることで、化学物質や材料の組成変化を非侵襲的に研究できます。化学反応生成物や過渡的挙動は、高速反応モニタリングやより複雑なポンプ・プローブラマン分光法・吸収分光法によって解析可能です。分析化学分野では、原子・分子分光スペクトルを特定化学種の同定・定量に活用でき、数多くの実世界応用が実現しています。

アプリケーション

反応モニタリングと触媒作用

化学種(反応物)が異なる構造・配列・性質を持つ新たな化学種(生成物)へ変換される過程の分光学的解析。

化学反応の種類には、合成、分解、置換(より活性な元素が化合物からより不活性な元素を置換する)、酸化還元、異性化が含まれる。

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反応モニタリング

光化学と光物理学

化学種による光吸収(主に紫外線~赤外領域)の影響を研究し、化学的または物理的性質の変化をもたらす現象を扱う。

これには、分子における変換プロセスの解析が含まれ、特にヤブロンスキー図によって特徴づけられる、ミリ秒からピコ秒の時間スケールにおける一過性の励起状態/エネルギー移動プロセスの研究が対象となる。

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光化学

分析化学

原子や分子は固有のスペクトルを持つため、光学分光法を用いて非侵襲的に物質を検出・同定・定量することができる。

さらに、ラマン分光法などの振動分光法は、通常非常に精細な指紋スペクトルを得ることができ、極めて高い特異性をもって化学種を識別・測定できる。

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分析化学

プロセス管理と品質管理

反応モニタリングと分析化学の概念は、プロセス制御における光学分光法の利用という点で、産業環境下において融合する。

さらに、分光法は品質管理や真贋判定においても広く活用されている。

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プロセスと品質管理

技法

ラマン分光法

レーザー散乱に基づく分光法技術であり、試料の分子組成と構造を非侵襲的に解析する。反応過程における化学種の同定や、反応物・触媒・生成物に特有のスペクトル特徴の強度を観察することで反応速度のモニタリングに活用できる。ラマン信号は通常非常に微弱だが、共鳴ラマン分光法などの技術では、特定の波長域における分子の光吸収特性を活用し、ラマン信号を大幅に増強する。

有機化合物の場合、ラマン信号は試料からの蛍光と競合する。近赤外レーザーまたは紫外線レーザー(分子の吸収範囲外の波長)を用いることで、不要な蛍光寄与を大幅に低減または抑制できる。

ラマン分光法

吸収分光法

基底状態にある原子や分子に光が照射されると、特定のエネルギー(波長)を持つ光子が吸収され、電子が励起状態へ移行する。吸収される光子のエネルギーは、その特定の原子や分子の基底状態と励起状態の間のエネルギー差によって厳密に決定される。さらに、吸収された光の量を測定することで、存在する分析対象元素の量を定量的に決定することができる。 UV-Vis-NIR分光法は、顔料、生物試料、コーティング、窓ガラス、フィルターなど様々な物質の吸収・透過・反射特性の評価や、化学反応の動的解析に有用である。

吸収分光法

過渡分光法

過渡分光法は、光化学的または光物理学的に重要な分子の短寿命励起状態(過渡状態)の電子的・構造的特性を解析・特徴付けるための強力な技術群を包含する。これらの状態は光子吸収時に到達し、本質的に分子の高エネルギー形態を表す。最底エネルギー基底状態とは、電子分布および/または核幾何学において異なる。

レーザー分光学研究室では、時間分解共鳴ラマン分光法(TR3分光法)、時間分解発光分光法、時間分解吸収分光法(過渡吸収分光法)など、一連の補完的なポンプ・プローブ技術が頻繁に用いられる。

過渡分光法

発光分光分析法

発光分光法は、金属錯体の研究、有機EL(OLED)、量子ドット、細胞動態、化学物質(爆発物など)の遠隔検出、シンチレータ特性の測定など、多岐にわたる応用分野で使用される。発光分光法の形態には、蛍光/燐光、カソード発光、化学発光が含まれる。

発光分光法は、発光分子の濃度に強度が直線的に比例するため、化合物の濃度測定に利用可能である。 ポンプ・プローブ発光分光法は、分子や原子の励起エネルギー準位の寿命に関する情報も提供できる。生物学的応用向けの蛍光色素開発の文脈では、蛍光分光法を用いて初期励起後の蛍光発光プロセスの効率、すなわち「蛍光量子収率」を決定できる。

マイクロ分光法

マイクロ分光法は、分光測定が微視的スケールで行われるという共通の特徴を持つ、非常に幅広い分光法モダリティを網羅する。

Andor社の分光システムは、マイクロラマン分光法や蛍光/フォトルミネッセンス、微小散乱分光法、多光子微小分光法を含むラマンベースの手法に日常的に使用されています。

発光分光分析法

OESは試料に電気的荷電を印加し、微量の物質を蒸発させる手法である。これにより特徴的な分光学的スペクトルを持つ放電プラズマが生成され、試料の元素組成を特定できる。OESは多様な金属・合金の元素組成を迅速に測定可能な手法である。

OESでは通常、電磁スペクトルの紫外線領域および可視光領域にわたる高分解能の分光スペクトル特性を収集します。

発光分光分析法

x-ray分光法

X線分光法は、x-ray励起を用いた材料特性評価のための複数の分光技術(x-ray吸収分光法(XAS、XANES、EXAFS)やx-ray発光分光法(XES)など)を包括する総称である。これらの手法は、原子の電子構造や試料の原子化学組成を解析するために用いられる。 X線発光スペクトルの分析により、試料の元素組成に関する定性的・定量的情報が得られる。

これらは化合物の酸化状態に関する情報を提供できるだけでなく、不透明構造に囲まれた機能性システムのその場(in situ)およびoperando(作動中)での研究にも応用される。

x-ray分光法

x-ray回折及び散乱

X線回折および散乱技術は、x-rayビームの散乱強度および/またはエネルギーを測定し、材料や薄膜の結晶構造、化学組成、物理的特性に関する詳細な情報を提供する。これらは非破壊的な分析技術であり、試料に照射されたx-rayビームの散乱強度を、入射角・散乱角、偏光状態、波長またはエネルギーの関数として観測することを基盤としている。 散乱技術には、広角x-ray回折(WAXD)、小角x-ray散乱(SAXS)、広角x-ray散乱(WAXS)が含まれる。

x-ray回折

蛍光相関分光法

蛍光強度変動の時間相関統計解析。これは溶液中の分子の濃度およびサイズ変動を時間経過とともに把握するために広く利用される。FCSの一般的な応用例として、溶液中の蛍光粒子/分子の濃度変動解析が挙げられる。この手法では、溶液内の極めて微小な共焦点空間から放出される蛍光を観測する。この微小な集束レーザービームの腰部には通常、ごく少数の蛍光分子のみが含まれる。 解析により、蛍光粒子の平均数と粒子が観測空間を通過する平均拡散時間が得られ、最終的に粒子の濃度とサイズの両方を決定することが可能となる。このようなパラメータは化学および生物物理学研究において重要である。

蛍光相関分光法

製品

分光器
ソリューションズ

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紫外線から近赤外線およびSWIRの分光法用カメラ

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ラーニングセンターのリソース

顧客向け出版物

著者 タイトル
Klement et al CMOS and CCD Detection in Raman Spectroscopy: A Comparison Using Spontaneous and Multiplex Coherent Anti-Stokes Raman Scattering (CARS) 2025
Medagedara et al Decorrelated singlet and triplet exciton delocalization in acetylene-bridged Zn-porphyrin dimers 2024
Ishikawa et al Surface sulfurization of amorphous carbon films in the chemistry of oxygen plasma added with SO2 or OCS for high-aspect-ratio etching 2024
Liu et al Light-driven eco-evolutionary dynamics in a synthetic replicator system 2024
Bora et al New Multifunctional Bipyrimidine-Based Chromophores for NLO-Active Thin-Film Preparation 2024
Wang et al Analysis of SF6decomposed products by fibre-enhanced Raman spectroscopy for gas-insulated switchgear diagnosis 2024
Wang et al Intercomparison of NO3 under Humid Conditions with Open-Path and Extractive IBBCEAS in an Atmospheric Reaction Chamber 2023
Xu et al In Situ Confocal Raman Microscopy of Redox Polymer Films on Bulk Electrode Supports 2023
Ratschmeier et al Influence of interfacial water and cations on the oxidation of CO at the platinum/ionic liquid interface 2023
O’Neill et al Photophysical and electrochemical properties of meso-tetrathien-2′-yl porphyrins compared to meso-tetraphenylporphyrin 2023
Wallace et al Low-Frequency Raman Spectroscopy of Pure and Cocrystallized Mycophenolic Acid 2023
Raics et al Photocycle alteration and increased enzymatic activity in genetically modified photoactivated adenylate cyclase OaPAC 2023
Ucker et al Surface modification of T-Nb2O5 with low-crystallinity Nb2O5to enhance photocatalytic degradation of rhodamine B 2023
Fayad et al Adsorption of Nickel Ions on the γ-Alumina Surface: Competitive Effect of Protons and Its Impact on Concentration Profiles 2023
Rossi et al In Situ Observation of Chemical Reactions at Buried Solid/Solid Interfaces in Coextruded Multilayer Polymer Films 2023
Zheng et al Chain Conformation and Exciton Delocalization in a Push–Pull Conjugated Polymer 2023