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微分変換で読み解く紫外可視吸収スペクトル -光反応性材料の新しい挙動解析法-

  • Analysis of UV-Vis Absorption Spectra by Differentiation – A Novel Approach to Elucidate Photochemical Behavior of Photo-reactive Materials
  • NEW
★ 紫外可視分光分析における微分スペクトルの特長と有用性についてまとめた入門書!
★ 4次以上の高次微分スペクトルを用いた光反応の解析法について、実践例を豊富に紹介!
★ スムージング条件の設定など、データの再現性と信頼性についても明快に提示!

商品コード: B1314

  • 監修: (著者)市村國宏
  • 発行日: 2019年8月2日
  • 価格(税込): 5,500 円
  • 体裁: B5判、184ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-1416-7

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刊行にあたって

 紫外可視分光光度計はもっとも手近な分光分析装置の一つである。しかし、他の分析法を補強する脇役的位置づけにとどまることが少なくない。帰属可能な吸収帯が限定されるうえ、定量分析用サンプルには高度な透明性が必要なためである。一方、1979年にG. Talskyらによって紫外可視微分スペクトルの有用性が報告され、市販の分光光度計には微分変換ならびにスムージング機能が具備されているにもかかわらず、微分スペクトルならでは特色が活かされていない。実際に、Talskyによる著書以外に紫外可視微分スペクトルについての解説書は見当たらない。

 本書は、さまざまな材料系での光化学反応に伴う紫外可視吸収スペクトル変化を取り上げ、それを4次以上の高次微分変換する手法を例示して、その有用性を明らかにすることを目指す。その前提として、微分変換後の顕著なノイズに埋没したスペクトルを抽出するために不可欠なスムージングの設定条件を提示し、分光光度計の種類や測定条件に依存しないことを確認する。

 本書でのスペクトル解析を光反応性材料の光反応挙動に特化する背景には以下の考えがある。第一に、この分野では紫外可視吸収スペクトル測定はルーチンワークである。第二に、微分スペクトルにおけるピークの増減は生成物および反応物に対応するので、それぞれの微分ピークの強度変化によって反応追跡が容易にできる。第三に、光散乱によるスペクトルバックグラウンドを発生する光反応性材料の定量分析が可能となる。第四に、吸収スペクトルでは検知できない微弱な吸収帯、すなわち、振動準位遷移に基づく下位レベルの吸収帯や会合体による微弱な吸収帯の存在が高次微分処理によって顕在化し、光化学反応挙動を深掘りすることができる。

 最後に、Savizky-Golay法によるスムージングが人為的操作であることに十分に留意したい。高次微分スペクトルを再現性あるデータとするうえで、スムージング条件の開示が重要だからである。紫外可視高次微分スペクトル法が広く受け入れられることを願っている。

市村國宏
(本書「刊行にあたって」より抜粋)

目次

第1章 紫外可視微分スペクトルの概要
1 紫外可視吸収スペクトルを見直そう
2 紫外可視微分スペクトルの文献は乏しい
3 紫外可視吸収スペクトル活用の限界
4 微分スペクトルを概観する
 4.1 複雑な微分スペクトル形状
 4.2 微分次数はスペクトル形状を大きく変える
 4.3 吸収帯半値幅も微分スペクトル形状を大きく変える
 4.4 隣接する吸収帯の波長間隔と微分スペクトル形状との関係
 4.5 光散乱バックグラウンドの消去
5 まとめ

第2章 紫外可視高次微分スペクトルの特長
1 光の吸収と吸収スペクトル
2 高次微分スペクトルにおける振電遷移吸収帯の顕在化
3 多環芳香族化合物の高次微分スペクトル
4 アントラセン吸収スペクトルにおける振電遷移の確認
5 微分スペクトルにおける加成性およびLambert-Beer則
6 等吸収点を凌駕する等微分点の有用性
7 まとめ

第3章 紫外可視高次微分スペクトルのシミュレーション
1 シミュレーションの必要性
2 ノイズのない微分スペクトルのシミュレーション
3 振動準位遷移吸収帯の半値幅と電子吸収帯形状との関係
4 微分次数によるスペクトル形状の変化と有用性
5 半値幅が異なる振動準位遷移帯からなる吸収スペクトル
6 二成分系のシミュレーション
7 まとめ

第4章 紫外可視高次微分スペクトルスムージングのためのシミュレーション
1 シミュレーションの意義
2 ノイズを含むスペクトルのスムージング
3 ノイズを含む合成スペクトルのスムージング手順
4 2つの吸収帯からなる合成スペクトルのスムージング
5 吸収帯の選択とスムージング条件
6 まとめ

第5章 紫外可視高次微分スペクトルの再現性および信頼性
1 高次微分スペクトルに対する懸念を払拭する
2 紫外可視分光光度計ならびに測定サンプル
3 偶次数微分スペクトル形状はどのように分光光度計に依存するか
4 定量分析に適用できる微分値の範囲
5 FSbQの光異性化反応による高次微分スペクトル解析
6 まとめ

第6章 紫外可視高次微分スペクトルによるポリシンナメート類の光反応解析
1 温故知新
2 溶液光反応の吸収スペクトル解析
3 溶液光反応の高次微分スペクトル解析
4 高分岐ポリシンナメートの特異的な吸収スペクトル特性
5 薄膜での高分岐ポリシンナメートの光反応挙動
6 まとめ

第7章 水溶性フォトポリマーPVA-SbQにおける会合体形成による高感度発現
1 PVA-SbQのユニークな特性
2 希薄水溶液中での感光挙動―吸収スペクトルによる解析
3 希薄水溶液中での感光挙動―高次微分スペクトルによる解析
4 微分スペクトルによる薄膜中での光反応挙動の解析
5 感光挙動と微分スペクトル変化との相関
6 おわりに

第8章 アゾベンゼンポリマーの会合体形成と光異性化反応
1 アゾベンゼンポリマーと光機能性
2 アゾベンゼン希薄溶液でのスペクトル変化
3 非晶性アゾベンゼンポリマーの溶液および薄膜
4 液晶性アゾベンゼンポリマー薄膜への非偏光照射
5 液晶性アゾベンゼンポリマー薄膜への直線偏光照射
6 まとめ

第9章 バックグラウンド補正を要する光反応系の非破壊的解析
1 高次微分スペクトル解析が効果的な研究領域
2 貧溶媒中でのアゾベンゼンポリマーのスペクトル特性
3 貧溶媒中でのアゾベンゼンポリマーの光異性化反応挙動
4 水性エマルジョン薄膜の光反応挙動
5 バックグラウンド補正によるジアリールエテンフォトクロミック反応の検討
6 まとめ

第10章 水中に微分散したアゾベンゼン系結晶の光化学反応解析
1 はじめに
2 アゾベンゼン結晶の水中微分散液の調製と光異性化反応の検証
3 アゾベンゼンの結晶光異性化反応の速度論解析
4 4-ジメチルアミノアゾベンゼンの溶液中でのスペクトル特性
5 4-ジメチルアミノアゾベンゼン結晶の水微分散液での光異性化反応
6 まとめ

第11章 コアシェルハイブリッド型有機ナノ結晶の固相光反応
1 はじめに
2 コアシェル型有機無機ナノハイブリッド微粉体とは
3 アゾベンゼン結晶のコアシェル型ナノハイブリッド粉体の融解挙動
4 アゾベンゼン結晶コアシェル型ハイブリッドの光異性化反応
5 4-ジメチルアミノアゾベンゼン結晶コアシェル型ハイブリッドの光異性化反応
6 9,10-ジプロポキシアントラセン微結晶の水分散液での固相光化学反応
7 まとめ

第12章 ヘキサトリエン系化合物の結晶光化学反応のメカニズム
1 はじめに
2 溶液中でのZEZ-EEE光異性化反応
3 二重結合周りでの光異性化反応メカニズム
4 結晶での片道光異性化反応に関する高次微分スペクトル解析
5 粉末X線回折による検討
6 結晶光化学反応での高次微分スペクトルの意義
7 まとめ

第13章 総括―紫外可視高次微分スペクトルを使ってみよう
1 はじめに
2 紫外可視微分スペクトルの意義
3 高次微分スペクトルへの変換手順
 3.1 吸収スペクトル測定
 3.2 吸収スペクトルの微分変換
 3.3 スムージング
4 紫外可視高次微分スペクトルの特徴
 4.1 振動準位遷移に基づく吸収帯の顕在化
 4.2 会合体の顕在化
 4.3 Lambert-Beer則
 4.4 等微分点
 4.5 光散乱系への適用
 4.6 偏光光化学反応の解析と液晶光配向への応用
5 高次微分スペクトルにおける留意事項
 5.1 微分スペクトルの精度
 5.2 データポイント数の選択
6 まとめ
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