マイクロプラスチック識別のためのフーリエ変換赤外分光法 (FTIR) 法

フーリエ変換赤外分光法 (FTIR) は、マイクロプラスチック (MP) の化学結合を研究するための材料特性評価の分野における強力なツールです。 FTIR 分光法は、干渉計を使用して実行されます。これにより、光源によって生成された IR 放射に存在するすべての周波数をスキャンできます。 フーリエ変換を適用することにより、インターフェログラムは、特定の化学結合または分子振動に対応するピークを持つスペクトルに変換されます。 スペクトルは、4000 ～ 400 cm-1 の範囲内の吸光度モードで記録されます。

ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの炭素系ポリマーは、FTIR で簡単に識別できます。これは、結合組成が異なると、プラスチックを他の有機粒子や無機粒子と区別する独自のスペクトルが生成されるためです。 確立されたポリマー スペクトル ライブラリにより、プラスチックの確認だけでなく、特定のポリマー タイプの識別も可能になります。 さらに、FTIR は非破壊技術であるため、必要に応じて同じサンプルを複数回分析できます。

FTIR には、透過、反射、減衰全反射 (ATR) の 3 つのモードがあります。 透過モードでは、FTIR スペクトルでの全吸収を避けるために、調査対象の粒子を十分に薄くする (< 100 μm) 必要があります。 反射率 μ-FTIR は、屈折誤差が小さい平面に最も適していますが、不規則な形状の材料の測定では屈折誤差を考慮する必要があります。 対照的に、ATR-FTIR 分光法は、不規則な MP から安定したスペクトルを生成します。

より大きな粒子 (> 500nm) は、減衰全反射 (ATR)-FTIR を使用して分析できますが、小さな粒子は、スペクトルの同時可視化、マッピング、および収集を可能にするマイクロ FTIR (μ-FTIR) を使用する必要があります。 現在、μ-ATR–FTIR は、顕微鏡によるプラスチックのような粒子の識別と、その後の分光法による化学的確認により、環境サンプル中のマイクロプラスチックを識別するための有用な方法を提供します。

FTIR は、ポリマー組成とマイクロプラスチックの存在量を明らかにすることができますが、時間のかかる方法です。 半自動マッピング技術により FTIR の操作時間が大幅に短縮されますが、1 つのろ紙をスキャンするのに少なくとも 9 時間かかります (1 日あたり最大 2 サンプル、サンプル交換の要件を含む)。

参照:

1. W. J. Shim, et al., Anal. Methods, 2016, DOI: 10.1039/C6AY02558G.
2. Primpke S. et al. , 2018, “Reference database design for the automated analysis of microplastic samples based on Fourier transform” , Analytical and Bioanalytical Chemistry (2018) 410:5131–5141 https://doi.org/10.1007/s00216-018-1156-x
3. Chen, Yiyang et al., (2020), “Identification and quantification of microplastics using Fourier Transform Infrared Spectroscopy: current status and future prospects”, Current Opinion in Environmental Science & Health, (), S2468584420300374–. doi:10.1016/j.coesh.2020.05.004

投稿者: Moe Thazin Shwe、SOLEN リサーチ アソシエイト – IPC パネル メンバー

編集者: Hendra WINASTU、SOLEN プリンシパル アソシエイト – IPC パネル コーディネーター

日付: 2023 年 3 月 17 日

記事番号: SOLEN-IPC-0012