クロロフィル d 電子受容体発見　植生は近赤外を吸収しないがdなら吸収　偽装有用　水面上の偽装　ミサイル発射も秘匿

　赤外線フィルムなどの感光媒体を用いて赤外線フィルターを用いて撮影すると、黒い人工物は近赤外線を吸収するので黒く写る写るが、植生については可視光線を光合成に使用し吸収するのに対し、近赤外線を吸収せず反射するので白く写る。これは植生にかくれた人工物を見つけるのに使われたり、人工衛星からのリモートセンシングにおいて土地の利用状況を判別するのに使われる。

　なおＣＣＤやＣＭОＳなどの半導体受光素子では近赤外線域も感知するので、可視光域の映像を撮影するためには赤外線を除去するフィルタが必要となる。

３　応用

　クロロフィルdは、近赤外線を光合成に用いることで、近赤外線のエネルギーを内部に溜め込み吸収するので近赤外線の反射をしない。クロロフィルａを光合成に用いる通常の植生は先に述べた通り、赤外線を吸収せず反射するため赤外線写真では白く写るが、クロロフィルdが用いられていれば赤外線写真にも感光せず黒く写ることになる。人工物を植生の影に隠しても、人工物は近赤外線を反射するので、枝葉の隙間を通して隠しきれないこともあり得るが、クロロフィルdを用いれば完全に隠せることになる。

　クロロフィルａは、窒素原子を１つ含む五員環の部分に、ＣＨＣＨ２（２は右下の添え字）となる枝（ビニル基）が出ている。ビニル基の二つのＣの間は二重結合となっている。Ｈは腕が１つしかないのでいずれも末端である。ちなみにビニル基のこの重結合のニ重結合を切り、他のビニル基と切れた部分をつなぐと複数が重合して、巨大な高分子を作る。この高分子をビニールという。ビニール袋とかのビニールのことだ。

　ビニル基の二重結合部分から先のＣＨ２（２は右下の添え字）を、酸素原子に変えて根元のＣＨにОがついた形にしたのがＣＨО（ホルミル基（又はアルデヒド基とも言う。））である。クロロフィルａの場合は、クロロフィルdのビニル基がホルミル基となっている。

　六員環、すなわちベンゼン環の場合が多いのであるが、五員環でも六員環でも、炭素の環の中では電子が留まる空間となり一種の共振空洞ができる。特定の周波数で電子が振動することで共振がおこり発色する化合物が多くなる。アゾ染料などが一例だろう。この炭素の環が複数連なったり、様々な原子などが付くことで共振周波数が変化するのである。枝の重さやモーメントが代われば波の反射程度が変り共振の様子が変わってくるものである。

　環を複数つなげたり、輪に付く枝を換えることで、反射や吸収する光を変えることが出来る可能性があるわけである。

　植生は近赤外線を強く反射するが、可視光線については吸収するので目には黒く写る。土砂はこのどちらも反射し、水は両方を吸収する。太陽光には近赤外線を多く含むが、水面を航行する艦船は近赤外線を多く反射する。これにクロロフィルａを応用できれば、周囲の水面と区別がつかなくなるようにできるかもしれない。海面上を低高度で飛行するような航空機の偽装にも使えるだろう。

　先に述べたように近赤外線は可視光線と同様に高温の物体から放射される。ミサイルや大砲の発射時の火炎などからも放射され地面に反射される。周辺の地物をクロロフィルａを用いて近赤外線を吸収し反射を抑えることで、衛星などからのリモートセンシングに捉えられ難くなるだろう。探知を避けることで奇襲能力が向上する。また暗視装置に対しては、先に述べた通り、物自体から発せられる遠赤外線を捉えるタイプが主流となっているが、断熱材の進歩により遠赤外線の放射が抑えられるようになると、感知が難しくなってくる。アクティブ式の赤外線暗視装置は、その照射装置が相手側に発見されるので今では廃れたものの、近赤外線を多く発する照明弾などが開発されれば、自らの暴露を避けつつ、遠赤外線を低減した相手を発見するのに将来使われるようになるかもしれない。

兵庫県立大学
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理化学研究所
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