「この液、光ってる!」
透真が紫外線ライトを当てた。蛍光色素が緑色に輝く。
ミリアが説明した。「蛍光。励起された電子が、光を放出してる」
奏が不思議そうに見た。「励起?」
零が図を描いた。「電子が高いエネルギー準位に上がる状態」
「通常、電子は最も低い軌道にいる。基底状態」
「でも、光を吸収すると?」
「高い軌道に飛び上がる。励起状態」
ミリアが補足した。「そのエネルギー差が、吸収される光の波長を決める」
「E = hν」零が式を書いた。「エネルギーは振動数に比例」
奏が質問した。「飛び上がった電子は、どうなる?」
「落ちる」透真が言った。「でも、どう落ちるかが重要」
零が説明した。「蛍光では、すぐに光を放出して落ちる」
「ナノ秒オーダー。非常に速い」
「燐光は?」
「遅い。秒から時間単位」ミリアが答えた。
「三重項状態を経由するから」
奏が混乱した。「三重項?」
零が詳しく説明した。「電子のスピン状態。一重項と三重項がある」
「蛍光は一重項から一重項。許容遷移」
「燐光は三重項から一重項。禁制遷移」
透真が別の実験をした。「葉緑素溶液に光を当てる」
赤い蛍光が見えた。
「クロロフィルの蛍光」ミリアが言った。
「光合成で何が起きてる?」奏が聞いた。
「光エネルギーを化学エネルギーに変換する」零が答えた。
ミリアが図を描いた。「クロロフィルが光を吸収すると、電子が励起される」
「その電子が、電子伝達系に渡される」
「そして、最終的にNADPHとATPができる」
奏が理解した。「励起された電子が、エネルギーの担い手?」
「正確」零が認めた。
透真が質問した。「蛍光が見えるのは?」
「一部の励起エネルギーが、光として逃げる」ミリアが説明した。
「でも、大部分は化学反応に使われる。だから、光合成は効率的」
零が補足した。「光化学系Ⅱで、水が酸化される」
「2 H2O → O2 + 4H+ + 4e-」
「励起された電子が、水から電子を奪う力を持つ」
奏が驚いた。「電子が、そんなに強力?」
「励起状態では、酸化力や還元力が変わる」ミリアが説明した。
「基底状態では不可能な反応が、可能になる」
透真が別の例を出した。「オゾンの生成も?」
「そう。紫外線が酸素分子を分解する」零が答えた。
「O2 → 2O・励起状態の酸素原子」
「それが、別のO2と反応してO3」
ミリアが続けた。「視覚も、光化学反応」
「レチナールが光を吸収して、異性化する」
「シス型からトランス型へ。形が変わる」
奏が質問した。「その形の変化で、何が?」
「タンパク質の構造が変わる。神経信号が発生する」
零が整理した。「光→電子励起→化学変化→信号」
「見ることも、化学だ」
透真がライトを消した。蛍光が消える。
「電子が、基底状態に戻った」
ミリアが説明した。「でも、熱として少しずつエネルギーを失う」
「だから、放出される光は、吸収した光より波長が長い」
「ストークスシフト」零が付け加えた。
奏が考えた。「電子が落ち着けない日って?」
「励起された状態」ミリアが微笑んだ。「高いエネルギー準位は不安定」
「電子は、常に低い状態に戻ろうとする」
透真が詩的に言った。「でも、その不安定な瞬間に、奇跡が起きる」
「光合成、視覚、蛍光」
零が認めた。「不安定だからこそ、反応性が高い」
「電子が落ち着かない日は、生命にとって重要な日」
ミリアが窓の外を見た。太陽の光。
「今も、無数の電子が励起されてる」
「葉で、海で、空で」
奏がつぶやいた。「電子の不安が、世界を動かしてる」
「落ち着けない電子が、エネルギーを運ぶ」
透真が笑った。「俺も、落ち着けない日がある」
「人間も電子も、同じだな」
四人は微笑んだ。見えない電子が、今も、飛び跳ねている。落ち着けない日は、美しい。