「理学」のエッセンスを
凝縮したような学問分野

「分光学」という学問分野がある。これは物理化学の一分野で、光を利用することで物質の構造や反応を調べることを目的としている。新たな「モノ」をつくり出し、世の中のために役立てる手法を模索するのが「工学」だとすれば、ものの本質を追究する「理学」に近い分野だといえるだろう。東京理科大学理学部第一部化学科の築山光一教授の研究テーマは、「レーザー分光学」。話を聞くと理学のエッセンスを凝縮したような研究領域である。 「光合成、光触媒といったキーワードもあるように、光は物質や分子の反応に影響を与えることができます。私たちが取り組むのは、『光を使った分子の高精度測定手法の開発』という世界的にも最先端の研究です。化学には、“今までなかったものをつくる”という分野もあれば、“今まで人が測れなかったものを測る”という研究領域もあるのです」

水素という身近な物質の
まだ誰も知らない表情を探る

　築山教授の研究内容を具体的に見ていこう。ひとつは、レーザー光を用いて特定の分子の反応を調べる研究だ。光は熱などと同様にエネルギーを持っている。光を当てると分子はこれを吸収し、エネルギーが高い「励起状態」となり、通常とは違う振る舞いを始める。研究対象は水素やヨウ素、一酸化窒素など誰もが知っている身近な分子だ。
「例えば、水素にレーザー光を当てると結合距離が伸びたり、結合が切れたり、電子を放出したり......というさまざまな反応をします。実験では、さまざまな波長のレーザー光を当て、励起状態での振る舞いを精密に記録していきます。何に役立つか?そんな焦ってはいけません。私たちは、水素などの身近な物質のまだ誰も知らない表情を探っているのです。いわば、常識の殻を壊して、名前もない概念を取り出そうとしている段階。ここから大発明につながる未知の現象が見つかるかもしれないのです」

気体のヨウ素分子（I₂）は、レーザー光を吸収してエネルギーの高い状態（これを励起状態という）に到達する。そのときヨウ素分子は図に示すように、人間の眼には見えない赤外光を発する。このスペクトルを詳細に解析することを通じて、私たちは分子の励起状態における反応過程を調べることができる。