キラル媒質とは何？

質問

キラル媒質というものがあると聞きました。
任意の偏波の平面波を入射すると偏波特性が変化する
らしいということを聞きました。
それは、具体的にどういったものでしょうか？
そして、どんなことに応用されたり使われたりするのでしょうか？
ぜひ、だれか教えてください。
お願いします。

回答No.4

noname#211914

勘違いかもしれませんが、「液晶」のことでしたら、以下の参考ＵＲＬサイトには関連質問の回答がありますが、参考になりますでしょうか？
この回答の＃３の参考ＵＲＬには化学構造式と物性値があります。

ＰＣ等のディスプレイ画面に使用されているものではないでしょうか？

液晶の事でしたら、更に成書等も紹介できましが、補足お願いします。

参考URL：

http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=24479

回答No.3

stomachman

応用について一例を挙げます。

光通信において使われています。
媒質の継ぎ目に於ける反射はロスになるばかりか、変な発振を生じたりして具合が悪い物です。そこで、たとえば偏光板を通して直線偏光した光を４５度旋光させる媒質を通して送り出しますと、反射して戻ってくる時に更に４５度偏光面が回るので、偏光板を通過できなくなります。

また、いろいろな物質が旋光性を持っているからこそ、偏光顕微鏡が有用なんですね。

お礼

有り難うございます。
キラル媒質がどのようなものに使用されているのか
一例をあげていたお陰で、理解できました。
私は、電気通信系の者ですのでこのような回答がわかり
やすかったのです。

回答No.2

yosnt

キラルに関して知っていることをお伝えします。
seigmundさんがお書きになっているように、
キラル化合物という物は、キラル(Chiral：不斉)中心を持つ化合物のことをいいます。

一般に有機化合物（生体が作り出した化合物で薬やタンパク質といった無機物以外の物質）はほとんど全てがキラル中心をもつ化合物で。

キラル中心について簡単に説明しますと、炭素は４本の手を持っていてその４本の手に全部違う物が結合したとします。
その際４本の手は、正四面体（正三角形４つでできあがる立体）の中心に炭素原子をおき、各頂点に向かって手が伸びています。
それぞれ違う物が炭素原子に結合した物を一つ作り、もう一つ鏡に映した時のような物を作ります。その２つは同じ物で出来ているにもかかわらず重ね合わせることが出来ません。それらを鏡像異性体といいます。
物性（融点や化学的性質）はその２つはほぼ同じです。

大きな違いは旋光度です。
いわゆる偏波をあてたときに右に屈折するか左に屈折するかの違いが有ります。それがどれだけ曲がるかはキラルを形成する物質や濃度、通過距離によって変わりますが、キラル中心が一つの場合はそれぞれ全く同じ値（プラスとマイナス）になります。それぞれが１：１で混ざっている物はラセミ体といい旋光は示しません。

それらの違いは生物にとって大変重要です。
身近な物ではグルタミン酸（味の素の主成分）です。
味覚を感じるのは片一方のＤグルタミン酸で、その鏡像体のＬグルタミン酸は味覚を感じません。
といった具合に様々な生物はどちらか一方を制御して作っているようです。

しかし、薬など生物から取りだしても良いのですが、非常に微量だったりすると大量の生物から取り出さなければならなくなり、自然破壊に繋がります。そこで人工的に合成したりするのですが、その際にキラルを制御して作ることは非常に難しいことなのです。

キラル試薬など専門分野でも盛んに研究がなされています。
またキラルクロマトグラフィーといったキラルを分離することの出来るアイテムの研究も盛んです。

またキラルによる生物活性の違いなどこれからの分野であることはまちがいありません。

こんな感じの答えで分かってくれましたか？

お礼

有り難うございました。
私は、化学系ではないので、少し分かり難い
部分もありましたが大変参考になりました。

回答No.1

siegmund

光学は専門外ですが，物理屋としての常識の範囲で回答します．
(要するに，あまり突っ込まれると，ボロがでるということの言い訳です)

立体異性の一種で，旋光性だけが違うような構造をキラリティーあるいはキラル構造
と呼んでいます．
例えば，正四面体の中心になにか原子(団)があって，４つの頂点に別の原子(団)が
あるとしましょう．
４頂点の原子(団)のうち，少なくとも２つが同じであればこの分子構造は
１種類しかありませんが，
４つの原子(団)が全部異なれば，分子構造が２種類あります．
図が描けないので説明しづらいですが，４つの原子(団)を A,B,C,D としましょう．
B,C,D の面をｘｙ面にして，Ａをｚ軸上におきます．
B,C,D はｘｙ面上の正三角形ですが，右回りに B,C,D とおいたときと，
左回りに B,C,D とおいたときとは構造が違います．
すなわち，どう頑張っても両者は３次元空間内で互いに変換する事ができません．
ちょうど，右手と左手みたいなもので，両者は鏡像関係にあります．

こういう物質では，左右の円偏光に対する屈折率に差があるため，
光の偏光面が通過距離に比例して回転します(旋光性)．
偏光面の回転方向が右ねじ的か左ねじ的かによって，
右旋性(d)，左旋性(l)，といいます．

もともと旋光性のない場合でも，磁場をかけると偏光面が回転しますが
これはファラデー効果と呼ばれています．
ファラデー効果と特に区別する際には，
構造に起因する旋光性を自然旋光性と呼びます．

旋光性は水晶で最初に発見されました．
ブドウ糖，果糖，ショ糖，酒石酸，ロッシェル塩，などの水溶液も旋光性を示します．

旋光性の測定は分子構造研究ではずいぶん有力な手段のようです．
上の正四面体分子の例では，
異性体のどちらも通常は物理的化学的性質は同じなので，旋光性が構造を決定する
極めて有力な手段になります．

お礼

私自身がまだ、光学をさほど理解していないため、今回の回答で
すべてが分かった訳ではありませんが、かなりイメージがはっき
りとしました。物理系の回答でしたが、光学に自分なりに置き換
えて考え、理解の助けとなりました。
どうもありがとうございました。