簡便なルミノール発光解析のためのCdSセルおよびデジタルカメラの活用

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　「ルミノール発光」は日常よく耳にする言葉である。科学捜査を扱ったTVドラマで，化学薬品を散布して室内を暗くすると血痕部分が青白く光るシーンがよく出てくる。このような血痕の鑑識に使われる化学薬品が「ルミノール」で，ルミノールによる発光は「化学発光」と呼ばれる。化学発光は，物質内の化学結合の変化によって，高エネルギー状態(励起状態)から低エネルギー状態(基底状態)へ変わる際，その余剰のエネルギー分を光エネルギーとして放出するときに見られる現象である。ルミノールは，酸化されると励起状態を経て安定な物質に変わる。血液中のヘモグロビンはこの酸化反応に触媒として作用し，皮応を促進するので，血痕部分で発光するのである。これと似た機構で発光するものに，ホタルの発光がある。ホタルは，発光の元になる物質とその化学変化を助ける酵素を体内でつくっている。このときの化学変化も空気中の酸素による酸化で，ホタルが呼吸して酸素を取り入れるたびに光る。このように，生物がつくり出す物質が体内で反応して発光する現象を「生物発光」といい，夜光虫やホタルイカなど数多く知られている。1962年，下村修ボストン大名誉教授が光るオワンクラゲから発見した緑色蛍光タンパク質(GFP)も，発光物質の一つである。このGFPは生きた細胞中のたんぱく質の目印に使われ，現在では生命科学の研究に不可欠なものとなっている(下村氏は，GFPの発見により2008年ノーベル化学賞を受賞した。)。　化学発光の大きな特徴は，物質の反応を自らの発光で発信していることであり，観測者が目視によってそれを容易に確認できることである。このため，自然の科学現象の美しさ・不思議さを直接観察できる教材として，中学校や高校，あるいは大学初学年の学生実験等で取り上げられることが多い2-5)。さらに言えば，化学発光は，光を使った分析で最も一般的な吸光分析のように励起光を当てる必要はなく，適当な光検知器がありさえすれば，反応を精密に分析できる。これらの発光現象を単に目視だけの走性分析的に扱うだけではなく，身近に入手できる簡単な検知器を使って定量化・数値化することができれば，より深い理解が可能となり，学生・生徒の科学的興味・関心をいっそう高めることができると思われる。　本論文では，大学での学生実験や中高の生徒実験のための教材研究として，CdSセルとデジタルカメラを光検知器として用い，ルミノール発光を速度論的に追跡した結果を報告する。

簡便なルミノール発光解析のためのCdSセルおよびデジタルカメラの活用

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