気体と液体、液体と固体など2つの物質が接する界面は、吸着や透過、化学反応などが起こる場として重要です。数多くの化学現象が界面を舞台にして起こっていますが、界面にいる分子をその場で調べることはとてもチャレンジングな問題でした。界面の分子を見ようとしても、同種の分子が物質の内部にもたくさんいるので、界面の分子だけを捉えるのが非常に難しいのです。和周波分光は2つのレーザー光を使って、界面だけを狙い撃ちできる珍しくユニークな方法です。とくに液体の界面を捉える観測手法としては、既存の方法の中でも最もシャープで強力といってよく、多くの研究者が利用してきました。しかし実験で得た結果を最大限に活用するには、得られたものの意味が分からなければなりません。それには物理化学を深く理解できることが求められます。
私たちは既存の物理化学を掘り下げて、和周波分光を基礎から解明する理論を世界で初めてつくりました。そしてその理論に基づいて、液体界面の解明に向けて分光実験の計測と分子シミュレーションの計算化学との共同研究を可能としてきました。化学の分野でも実験と理論は車の両輪で、両方が揃って初めて本当に界面現象を理解することができるようになります。それまで別々に進んできた理論計算と分光実験との出会いを実現することによって初めて明らかとなった液体界面の知見は多く、本研究グループの代表的な業績として知られています。
これまで私たちが開発してきた理論とその成果を集大成した教科書を最近出版しました。和周波分光の理論の教科書は世界的にも初めてで、界面現象の精密な観測と理解をめざす研究者の方たちの拠り所となっています。
（著書情報）
Akihiro Morita, “Theory of Sum Frequency Generation Spectroscopy,” Lecture Notes in Chemistry 97, Springer (2018).
https://doi.org/10.1007/978-981-13-1607-4
液体表面からの和周波発生の模式図（下）。赤外光（赤）と可視光（緑）のレーザーを照射すると、界面でのみ周波数の和にあたる新しい光（青）が発生する。この光は界面だけで発生するため、その観測から光を発した分子の様子を詳しく知ることができる。
(Reproduced from “T. Miyamae, A. Morita and Y. Ouchi, Phys. Chem. Chem. Phys., 10, 2010-3 (2008)” with permission of the Royal Society of Chemistry.)
（掲載日：２０１９年６月２０日）
