コーヒーとスペクトル

コーヒーブレーク

大学院の近所に、時々、息抜きに立ち寄る珈琲店がある。青山通りに面したビルの細い階段を上った二階にあり、他では味わえないコーヒーを楽しむことができる。この微妙な違いはデータで表現できるかなどと無粋なことを考えた時に、以前に興味深く関わったスペクトルデータベースのことを思い出した。複雑な情報や信号をその成分に分解し、特定の成分の大小に従って配列したデータをスペクトルデータと総称するが、全体の構造を要素の特性で説明できるような課題の場合には極めて強力な手法なので、以下、気分を変えるためのコーヒーブレークとして紹介することにする。

コーヒーのNMRスペクトルの例。このデータの提供者は読者の説明を期待している。 たくさんのピークがあるが、それぞれのピークの横軸の位置が化学状態（ケミカルシフト）、高さが量に対応する。コーヒーメーカーのホットプレートの上で何ができているのであろうか？また、一つのピークの頂上付近がカットされているが、そうした操作に よってよく見えるようになった小さなピークで何を見せようとしているのであろうか？

それは遡ること三十年以上も前のイラン政変に起因する同国からの石油輸出が全面的にストップするという第二次オイル・ショックの頃の研究である。当時は先端的で利用者も少なかったコンピュータグラフィックス仲間が、同じく極めて先端的な技術であったNMR:Nuclear Magnetic Resonance核磁気共鳴の技術をコーヒー豆の分析を行った。香りが非常に高く繊細な味とのブランドを確立しているジャマイカ産のブルーマウンテンと強い酸味と甘い香りに特徴があるとされるタンザニア産キリマンジャロの違いを明らかにしようとしたのである。

科学を超えて

このNMRという技術は、強力な磁場の中に物質を置くと物質中に含まれるH-1やC-13の原子核が化学結合の微妙な違いを感度良く反映して固有の周波数で振動するため、分子構造を決めるのに有効である。