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量子力学と肌の劣化


こんなに量子力学というのが面白いとは思わなかった。まだまだ基本的な概論しか勉強できていないが、疑問やあまり意識していなかったことを気づかせてもらえる学問だと思った。特に生理学や栄養学、病態学においても何かしらのヒントになるとおっもう。

さて、今回は光と肌の関係について書いていく。

量子力学の用語で光電効果というのがある。これは金属の表面に光を照射すると、そこから電子が飛び出すという現象である。この現象自体は、金属表面にいる電子が光からエネルギーをもらって勢い余って飛び出すと考えられる。

しかし、赤い光(振動数の小さい)を使ったところ、どんな明るい光(すなわちエネルギーの大きい光)を当てても電子は飛び出さないが、紫の光(振動数の大きい)で非常に暗い(エネルギーの小さい)光をあてると必ず電子は飛び出す。これは光電反応の矛盾を意味する。

そこでアインシュタインは、光というのはhvというエネルギーを持つ粒子だという考えだした。光のエネルギーは連続的でなく、とびとびの量子という塊で存在するという考え方で、振動数vという光はhvという大きさをもった粒子(光量子)というこである。

赤い光は振動数がちいさいため、これを粒子とみると一つ一つのエネルギーが小さい、その個数が多ければ明るい光になるが、赤い光をたくさんあてたところで光電反応は起こらない。力の弱い子供にいくら当たられても大丈夫とかんがえええてもらえればいい。逆に振動数の大きい紫の光は大きいお相撲さんが体当たりしてきているようなもので、小さい光でも光電反応を起こすということである。

紫外線は人間の肌に当たると、あったところの分子では電子が飛び出してしまう。すなわちコラーゲン線維の構造が変化してしまう。すなわち劣化が起こるということになる。この劣化はしわやくすみ、ざらつきなどとして出てくると考えられる。

コラーゲン線維というのは常に作りかえられている。いわゆるターンオーバーというのであろうか、劣化した線維はすぐに回収して新しいものに作り替える必要があるが、タンパク質不足、ビタミンC不足や酸化ストレス特に40代を過ぎると細胞膜の酸化変性のため細胞分裂が急激に落ちる(ヘイフリットの限界)。

量子力学で分子レベルで病態を考えるというのはなかなかおもしろい。

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