紫外可視近赤外分光法

紫外可視近赤外分光法 (UV-Vis-NIR)

紫外可視近赤外分光法、略してUV-Vis-NIRは、200から1500nmの波長範囲における光吸収の測定を行う分光技術です。この手法は紫外 (UV)、可視 (Vis)、および近赤外 (NIR) の光を対象にしており、主に分子内の電子遷移に基づく吸光特性を解析します。

主な電子遷移の過程としては、π-π 遷移、n-π 遷移、d-d 遷移、金属-配位子間電荷移動 (MLCT)、および原子価間電荷移動 (IVCT) などがあります。しかし、特定の遷移過程を有する分子は限られており、赤外領域の吸収が分子の振動および回転に由来するため、広範な分子がこの特性を示します。

これにより、UV-Vis-NIR分光法の分析対象とする試料は制約を受けますが、この手法の利点も多くあります。その一つは、測定が比較的容易で、結果が肉眼で確認できることです。また、多くの分子は特有のスペクトルを示し、物質の状態に応じてスペクトルが敏感に変化するため、特に錯体化学や分析化学の分野で重宝されています。

装置構成

光源

この分光法には特定の光源が用いられます。可視光領域ではタングステンランプが、紫外光領域では重水素ランプが使用されます。これにより、異なる波長範囲での測定が可能となります。

試料室

試料室はシングルビーム方式とダブルビーム方式の二つの方式があります。シングルビーム方式では、試料一つだけを設置することができますが、ダブルビーム方式では対照サンプルも配置できます。対照サンプルを使って溶媒の吸収および光源の強度変動を測定することで、これらの影響を補正します。

分光器と検出器

試料を通過した光は、モノクロメーターを通じて分光され、その後、光検出器（例：光電子倍増管）によって検出されます。この構成により、特定の波長の光の吸収が高精度で測定されます。

紫外可視近赤外分光スペクトルの特徴

分光の例として、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセンの吸収スペクトルが挙げられます。スペクトルの左側は紫外領域、右側は近赤外部を示しており、共役π電子系が長くなるほど吸収波長が長波長側に移動する傾向があります。

この方法では、分子が光をどの程度吸収するかを調べ、その吸収のメカニズムを理解します。分子によっては、振動や回転のエネルギーを吸収するため、得られるスペクトルは連続的になります。

測定対象と困難な試料

測定対象

この分光法において測定が可能な試料は、主に溶液や薄膜のように一定以上の光を透過するものです。

測定困難な試料

一方で、不透明な物質（例：顔料）に関しては、透過法ではなく反射法で測定する必要があります。これにより、試料の性質に応じた適切な測定方法が選択されます。

このように、紫外可視近赤外分光法は化学分析や物質特性評価のうえで重要な技術であり、その応用範囲は多岐にわたります。

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