(57)【要約】例えば、反応系中の１またはそれ以上の参加因子を少なくとも１つの分光エネルギーパターン（例えば、電磁放射の少なくとも１つの周波数を含んでなる少なくとも１つの分光パターン）に暴露することによって、反応経路（例えば、有機、無機、生物学的または他の反応）に影響を与える、それを制御し、および／または向ける新規な方法に関する。ここで分光エネルギーパターンは分光触媒または分光エネルギー触媒の少なくとも一部分に対応するように作ることができる。本発明は、また、種々の環境反応条件下に反応系中の種々の触媒作用の種々のメカニズムを模倣することに関する。さらに、本発明は、１またはそれ以上の分光環境反応条件を適用することによって、１またはそれ以上の環境反応条件を、少なくとも部分的に、刺激する方法を開示する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
工程：
反応系を形成し、そして
直接共鳴ターゲッティング、調和ターゲッティングおよび非調和ヘテロダインターゲッティングから成る群より選択される少なくとも１つの方法で前記反応系をターゲッティングする、
を含んでなる反応系を制御する方法。
【請求項２】
前記反応系が少なくとも１つの参加因子を含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記反応系が、反応物、トランジエント、中間体、活性化された複合物、物理的触媒、プロモーター、ポイズンおよび反応生成物から成る群より選択される少なくとも１つのメンバーを含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
工程：
反応物、トランジエント、中間体、活性化された複合物、物理的触媒、反応生成物、プロモーター、ポイズン、溶媒、物理的触媒支持物質、反応器、およびそれらの混合物および成分から成る群より選択される少なくとも１つのメンバーを含んでなる反応系を形成し、そして
少なくとも１つの分光エネルギープロバイダーを前記反応系に適用し、前記分光エネルギープロバイダーは、分光エネルギー触媒、分光触媒、分光エネルギーパターン、分光パターン、触媒分光エネルギーパターン、触媒分光パターン、適用された分光エネルギーパターン、および分光環境反応条件から成る群より選択され、前記少なくとも１つの分光エネルギープロバイダーは、前記反応系の少なくとも１つのメンバーに、前記反応物のいずれかにおける電子および振動の周波数を除外したその少なくとも１つの周波数と相互作用させることによってエネルギーを提供して、それとの直接的共鳴を達成し、かつ少なくとも１つの所望の反応生成物を生成する、
を含んでなる反応系を制御する方法。
【請求項５】
工程：
反応物、トランジエント、中間体、活性化された複合物、物理的触媒、反応生成物、プロモーター、ポイズン、溶媒、物理的触媒支持物質、反応器、およびそれらの混合物および成分から成る群より選択される少なくとも１つのメンバーを含んでなる反応系を形成し、そして
少なくとも１つの分光エネルギープロバイダーを前記反応系に適用し、前記分光エネルギープロバイダーは、分光エネルギー触媒、分光触媒、分光エネルギーパターン、分光パターン、触媒分光エネルギーパターン、触媒分光パターン、適用された分光エネルギーパターン、および分光環境反応条件から成る群より選択され、前記少なくとも１つの分光エネルギープロバイダーは、前記反応系の少なくとも１つのメンバーに、前記反応物のいずれかにおける電子および振動の周波数を除外したその少なくとも１つの周波数と相互作用させることによってエネルギーを提供して、それとの調和共鳴を達成し、かつ少なくとも１つの所望の反応生成物を生成する、
を含んでなる反応系を制御する方法。
【請求項６】
工程：
反応物、トランジエント、中間体、活性化された複合物、物理的触媒、反応生成物、プロモーター、ポイズン、溶媒、物理的触媒支持物質、反応器、およびそれらの混合物および成分から成る群より選択される少なくとも１つのメンバーを含んでなる反応系を形成し、そして
少なくとも１つの分光エネルギープロバイダーを前記反応系に適用し、前記分光エネルギープロバイダーは、分光エネルギー触媒、分光触媒、分光エネルギーパターン、分光パターン、触媒分光エネルギーパターン、触媒分光パターン、適用された分光エネルギーパターン、および分光環境反応条件から成る群より選択され、前記少なくとも１つの分光エネルギープロバイダーは、前記反応系の少なくとも１つのメンバーにその少なくとも１つの周波数と相互作用させることによってエネルギーを提供して、それとの非調和ヘテロダイン共鳴を達成し、かつ少なくとも１つの所望の反応生成物を生成する、
を含んでなる反応系を制御する方法。
【請求項７】
工程：
少なくとも１つの参加因子を含んでなる反応系を形成し、そして
前記反応系に少なくとも１つの分光エネルギー触媒を適用して、前記少なくとも１つの参加因子の分光エネルギーパターンを拡大して前記反応系の中にエネルギーを移動させて、少なくとも１つの反応生成物を生成させる、
を含んでなる、分光エネルギー触媒で反応系を触媒化して少なくとも１つの反応生成物を生成する方法。
【請求項８】
工程：
反応系を形成し、そして
少なくとも１つの適用された分光エネルギーパターンを前記反応系に適用し、前記少なくとも１つの適用された分光エネルギーパターンは前記反応系中の少なくとも１つの成分の分光パターンを拡大して、エネルギーを前記少なくとも１つの適用された分光パターンから前記反応系の中に移動させ、少なくとも１つの反応生成物を生成させる、
を含んでなる、反応系を制御する方法。
【請求項９】
工程：
反応物、トランジエントおよび反応生成物から成る群より選択される少なくとも１つのメンバーを含んでなる反応系を形成し、そして
少なくとも１つの分光エネルギーパターンを前記反応系に適用し、前記少なくとも１つの適用された分光エネルギーパターンは前記反応系中の少なくとも１つの成分の分光パターンを拡大して、エネルギーを前記適用された分光エネルギーパターンから前記反応系の少なくとも１つのメンバーに移動させ、少なくとも１つの反応生成物を生成させる、
を含んでなる、反応系を制御する方法。
【請求項１０】
工程：
反応系中の少なくとも１つの出発反応物のための分光エネルギーパターンの少なくとも一部分を決定し、
前記反応系中の少なくとも１つの反応生成物のための分光エネルギーパターンの少なくとも一部分を決定し、
前記少なくとも１つの出発反応物および前記少なくとも１つの反応生成物から加法的分光エネルギーパターンを設計して、設計された分光エネルギー触媒を決定し、
設計された分光エネルギー触媒の少なくとも一部分を発生させ、そして
反応系に設計された分光エネルギー触媒の前記少なくとも一部分を適用して、少なくとも１つの所望の反応生成物を生成する、
を含んでなる、分光エネルギー触媒を使用して反応系を実効しかつ方向づける方法。
【請求項１１】
工程：
反応系を形成し、そして
前記反応系に少なくとも１つの分光環境反応条件を適用して、前記反応系の中に少なくとも１つの所望の反応経路を生じさせる、
を含んでなる、反応系を実行しかつ方向づける方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの分光環境反応条件を選択的に適用して、前記少なくとも１つの所望の反応経路を開始及び停止させる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
工程：
反応系中の少なくとも１つの出発反応物のための分光エネルギーパターンの少なくとも一部分を決定し、
前記反応系中の少なくとも１つの反応生成物のための分光エネルギーパターンの少なくとも一部分を決定し、
前記少なくとも１つの反応物および前記少なくとも１つの反応生成物から加法的分光エネルギーパターンを設計して、設計された触媒分光エネルギーパターンを決定し、そして
少なくとも部分的に、前記設計された触媒分光エネルギーパターンに対応する少なくとも１つの物理的物質、および少なくとも部分的に、前記設計された触媒分光エネルギーパターンに対応する分光エネルギー触媒から成る群より選択される少なくとも１つの触媒を選択する、
を含んでなる、反応系において使用すべき触媒を設計する方法。
【請求項１４】
少なくとも１つの物理的物質が少なくとも２つの成分の混合物を含んでなる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１つの物理的物質が少なくとも２つの成分の化学的に結合した混合物を含んでなる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
工程：
必要な中間体および必要なトランジエントから成る群より選択される少なくとも１つのメンバーを含む反応系を形成し、そして
少なくとも１つの分光エネルギーパターンを適用して前記反応系中の少なくとも１つのメンバーの分光パターンを拡大して、前記必要な中間体および必要なトランジエントのいずれかを安定化して、少なくとも１つの所望の反応生成物の生成を可能とする、
を含んでなる、反応系を実行または方向づける方法。
【請求項１７】
工程：
少なくとも１つの物質の成分を含んでなる反応系を形成し、そして
前記反応系中の前記少なくとも１つの物質の成分と非調和ヘテロダイン共鳴を達成する少なくとも１つの周波数を適用して、少なくとも１つの所望の反応生成物を生成する、
を含んでなる、反応系を触媒化する方法。
【請求項１８】
工程：
少なくとも１つの第１分光エネルギーパターンを適用し、そして
少なくとも１つの第２分光エネルギーパターンを適用して、少なくとも１つの所望の反応生成物を生成させる、
を含んでなる、反応系を触媒化する方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの第１分光エネルギーパターンおよび前記少なくとも第２分光エネルギーパターンを実質的に連続的に適用して、適用された分光エネルギーパターンを形成する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの第１分光エネルギーパターンおよび前記少なくとも１つの第２分光エネルギーパターンを順次（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｌｙ）に適用する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
工程：
反応系を形成し、そして
少なくとも２つの分光エネルギーパターンを適用し、ここで少なくとも２つの分光エネルギーパターンの第１は前記反応系内に第１の所望の反応経路を形成し、そして前記少なくとも２つの分光パターンの第２は前記反応系内に第２反応経路を形成する、
を含んでなる、反応系を実行または方向づける方法。
【請求項２２】
工程：
反応系を形成し、
少なくとも第１分光エネルギーパターンを前記反応系に適用し、そして
順次に前記反応系に少なくとも第２分光エネルギーパターンを適用し、これにより前記第１分光エネルギーパターンおよび前記第２分光エネルギーパターンは前記反応系内に異なる反応経路を形成する、
を含んでなる、反応系を選択的に触媒化する方法。
【請求項２３】
工程：
反応系を形成し、
前記反応系中のすべての成分のための分光パターンを決定し、
前記反応系中のすべての所望の反応生成物のための分光パターンを決定し、
前記所望の反応生成物のすべてを達成するために加えるべき少なくとも１つの適用された分光エネルギーパターンを決定し、そして
少なくとも１つの適用された分光エネルギーパターンを適用する、
を含んでなる、反応系を制御する方法。
【請求項２４】
工程：
第１反応経路のために反応系中のすべての成分のための分光エネルギーパターンを決定し、
第１反応経路中のすべての所望の反応生成物のための分光エネルギーパターンを決定し、
第２反応経路のために反応系中のすべての成分のための分光エネルギーパターンを決定し、
第２反応経路中のすべての所望の反応生成物のための分光エネルギーパターンを決定し、
前記第１反応経路を達成するために第１分光エネルギー触媒を決定し、
前記第２反応経路を達成するために第２分光エネルギー触媒を決定し、そして
前記第１分光エネルギー触媒および第２分光エネルギー触媒を選択的に適用して、第１および第２の反応経路の各々をたどらせる、
を含んでなる、反応系中の反応経路を制御する方法。
【請求項２５】
工程：
反応物、トランジエントおよび中間体から成る群より選択される少なくとも１つのメンバーを含んでなる反応系を形成し、そして
少なくとも１つのトランジエントおよび少なくとも１つの中間体から成る群より選択される少なくとも１つのメンバーを安定化させるために十分な時間の間および十分な強度において少なくとも１つの分光エネルギーパターンを適用して、少なくとも１つの所望の反応生成物を生成させる、
を含んでなる、分光エネルギーパターンを使用して反応系を触媒化する方法。
【請求項２６】
工程：
少なくとも１つのトランジエントを含んでなる反応系を形成し、そして
すべての必要な分光エネルギーパターンを適用して、所望の反応経路中のすべてのトランジエントを安定化する、
を含んでなる、少なくとも１つの分光エネルギーパターンを使用して反応系を触媒化する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、例えば、反応系中の１またはそれ以上の参加因子を少なくとも１つの分光エネルギーパターン（例えば、電磁放射の少なくとも１つの周波数を含んでなる少なくとも１つの分光パターン）に暴露することによって、反応経路（例えば、有機、無機、生物学的または他の反応）に影響を与える、それを制御し、および／または向ける新規な方法に関する。ここで分光エネルギーパターンは分光触媒または分光エネルギー触媒の少なくとも一部分に対応するように作ることができる。本発明は、また、種々の環境反応条件下に反応系中の種々の触媒作用の種々のメカニズムを模倣することに関する。さらに、本発明は、１またはそれ以上の分光環境反応条件を適用することによって、１またはそれ以上の環境反応条件を、少なくとも部分的に、刺激する方法を開示する。詳しくは、本発明は、適用したエネルギーと物質（例えば、固体、液体、気体、プラズマおよび／またはそれらの組合わせまたは部分）との間のエネルギー周波数を合致させて、例えば、反応系における種々のエネルギーを考慮することによって、反応系中の少なくとも１つの参加因子への、エネルギー移動を達成する様々の手段を開示する。本発明は、また、反応系において使用すべき１またはそれ以上の適当な物理的触媒を設計または決定するアプローチを開示する。
【０００２】
発明の背景
化学反応はエネルギーにより推進される。このエネルギーは、化学的、熱的、機械的、音響的、および電磁的形態を包含する多数の形成を取る。各タイプのエネルギーの種々の特徴は、様々の方法で、化学反応の推進に寄与すると考えられる。関係するエネルギーのタイプに無関係に、化学反応はエネルギーの移動および組合わせと間違いなくかつもつれてかみ合っている。したがって、エネルギーの理解は化学反応の理解にとってきわめて重要である。
【０００３】
化学反応は、反応媒質にエネルギーを熱的、機械的、音響的および／または電磁的エネルギーの形態で適用することによって、あるいは物理的触媒を通してエネルギーを移動させることによって、制御しおよび／または向けることができる。これらの方法は、伝統的にエネルギー効率的でなく、例えば、不必要な副生物、必要なトランジエントの分解、および／または中間体および／または活性化された複合物および／または不十分な量の好ましい反応生成物を生成することがある。
【０００４】
一般に、反応は反応する分子間の衝突の結果として起こると考えられてきている。化学反応速度論の衝突理論により、反応速度は１秒当たりの分子の衝突数に直接比例する：
速度　∝　衝突数／秒
この簡単な関係は濃度に対する反応速度の依存性を説明する。さらに、反応の速度定数ｋは、アレニウスの式として知られている、下記方程式で表すことができる：
ｋ＝Ａｅ−Ｅａ／ＲＴ
ここでＥａは化学反応を開始するために必要なエネルギーの最小量である、反応の活性化エネルギーであり、Ｒは気体定数であり、Ｔは絶対温度であり、そしてｅは自然対数目盛りの基底である。量Ａは衝突速度を表し、速度定数がＡに直接比例し、したがって、衝突速度に直接比例することを示す。さらに、指数Ｅａ／ＲＴに関連するマイナスの記号のために、速度定数が活性化エネルギーの増加とともに減少し、温度の増加とともに増加する。
【０００５】
通常、衝突する分子、典型的には最も速い分子、のわずかに小比率は活性化エネルギーを超えるために十分な運動エネルギーを有し、したがって、速度定数ｋの増加はここで温度増加で説明することができる。より高い温度においていっそう高いエネルギーの分子が存在するので、生成物の生成速度もまたより高い温度においてより大きい。しかし、増加した温度では、反応系の中に導入される多数の問題が存在される。熱的励起では、所望のエネルギー状態に到達できる前に、他の競合プロセス、例えば、結合破断が起こることがある。また、極端に反応性である断片をしばしば生成する多数の分解生成物が存在するが、それらは熱力学的に不安定であるために非常に短寿命であるので、好ましい反応は減衰することがある。
【０００６】
放射または光エネルギーは反応媒質に適用することができるエネルギーの他の形態であり、また、負の副作用を有することがあるが、熱的エネルギーからの副作用と異なる（か、あるいは同一）であることがある。系に放射エネルギーを適用すると、電子的に励起された分子を生成し、これらの分子は化学反応を行うことができる。
【０００７】
すべての電子が安定な軌道に存在する分子は基底電子状態にあると言われる。これらの軌道は結合または非結合であることができる。適切なエネルギーのフォトンが分子と衝突する場合、フォトンは吸収され、電子の１つはより高いエネルギーの非占有軌道に促進されることができる。電子的励起は価電子を再分布させ、核間配置を付随的に変化させる。化学反応はこれらの因子により大きい程度に制御されるので、電子的に励起された分子はその基底状態の対応物の分子と明確に異なる化学反応を行う。
【０００８】
フォトンのエネルギーはその周波数または波長により規定される：
Ｅ＝ｈν＝ｈｃ／λ
ここでＥはエネルギーであり、ｈはプランク定数、６．６×１０−３４Ｊ・ｓｅｃであり、νは輻射線の周波数、ｓｅｃ−１であり、ｃは光速であり、そしてλは輻射線の周波数である。フォトンが吸収されるとき、そのエネルギーのすべては吸収性種に付与される。吸収後の一次作用は入射光の波長に依存する。光化学は、電磁スペクトルの紫外線領域（１００〜４０００Å）および可視領域（４０００〜７０００Å）の中に存在するエネルギーを有するフォトンを研究する。このようなフォトンは主として電子的に励起された分子の原因である。
【０００９】
分子は光を吸収すると電子エネルギーを吹き込まれので、熱的に励起されたシステムにおいて直面するポテンシャルエネルギーの表面と異なる表面から反応が起こる。しかしながら、広帯域の周波数を利用する光化学の既知技術を使用するとき、いくつかの欠点が存在し、これにより不必要な副反応、不適当な実験、および劣った量子効率を引き起こす。光化学のいくつかのすぐれた例は下記の特許に示されている。
【００１０】
特に、米国特許第５，１７４，８７７号（Ｃｏｏｐｅｒ他、１９９２）には、液体の光触媒処理用デバイスが開示されている。特に、調製されたスラリー中に含有される粒子の光触媒性質を活性化するスラリー表面を紫外線で照射することが開示されている。スラリーの透明度は、例えば、輻射線の吸収に影響を与える。その上、望ましい光触媒交流を達成するために適当な異なる周波数の論考が開示されている。
【００１１】
さらに、米国特許第４，７５５，２６９号（Ｂｒｕｍｅｒ他、１９９８）には、既知のエネルギー準位において種々の分子をディスアソシエートするフォトディスアソシエーションプロセスが開示されている。特に、異なるディスアソシエーション経路が可能であり、かつある種の電磁放射の異なる周波数を選択するために、異なる経路に従うことができることが開示されている。さらに、適用した電磁放射の振幅は生成する生成物の量に対応することが開示されている。
【００１２】
異なる種の選択的励起は下記の３件の特許に示されている。詳しくは、米国特許第４，０１２，３０１号（Ｒｉｃｈ他、１９７７）には、連続的に流れる反応物種に対応する振動モードを使用することによって選択的に励起される、蒸気相化学反応が開示されている。特に、連続波は反応物種の振動モードにより吸収される輻射線を放射する。
【００１３】
米国特許第５，２１５，６３４号（Ｗａｎ他、１９９３）には、メタンを所望の酸素化物に選択的に変換するプロセスが開示されている。特に、メタンを触媒の存在下にパルスマイクロ波放射で照射して反応物を望ましい生成物に変換する。開示されている物理的触媒はニッケルを含んでなり、そしてマイクロ波放射は約１．５〜３．０ＧＨｚの範囲で適用される。
【００１４】
米国特許第５，０１５，３４９号（Ｓｕｉｂ他、１９９１）には、炭化水素を分解して分解反応生成物をつくる方法が開示されている。特に、低い電力密度のマイクロ波放電プラズマをつくるマイクロ波エネルギーに炭化水素の流れを暴露し、ここで所望の結果を達成するようにマイクロ波エネルギーを調節することが開示されている。マイクロ波エネルギーの所望の特定の周波数は２．４５ＧＨｚであるとして開示されている。
【００１５】
物理的触媒はこの分野においてよく知られている。詳しくは、物理的触媒は最終生成物の中に現れないで化学反応の反応速度を変更する物質である。反応が終わった後それら自体未変化に止まるように見える物質の存在により、加速するか、あるいは制御することができることが知られている。所望の反応の速度を不必要な反応に関係して増加させることによって、所望の生成物の生成を不必要な副生物と比較して最大とすることができる。反応を加速するために、しばしばわずかに微量の物理的触媒を必要とするだけである。また、ある物質は、微量で添加された場合、反応速度を遅延することができることが観察された。これは触媒反応の逆転するように見え、事実、反応速度を遅延する物質は負触媒またはポイズンと呼ばれてきている。既知の物理的触媒はそれらが使用されかつ再生されるサイクルを通過するので、それらは何回も使用することができる。物理的触媒は反応の他の経路を準備することによって作用する。ここで反応は物理的触媒の非存在下に有効であるよりも高いか、あるいは遅い反応速度を有することができる。反応の終わりにおいて、物理的触媒を回収することができるので、物理的触媒は反応に関係しないように思われる。しかし、物理的触媒は多少反応に参加するか、あるいはまた反応速度は変化しないであろう。本来１８００年代後期のオストワルドにより仮定された５つの必須工程により、触媒は歴史的に表されてきている：
１．　触媒部位（反応物）への拡散；
２．　触媒部位（反応物）における結合の形成；
３．　触媒−反応物複合物の反応；
４．　触媒部位（生成物）における結合の破断；
５．　触媒部位（生成物）からの拡散。
触媒作用の正確なメカニズムはこの分野において未知であるが、物理的触媒はそうでなければ実際的にはゆっくり起こる反応を加速できることが知られている。
【００１６】
既知の工業用触媒に関係する多数の問題が存在する：第１に、物理的触媒は効率を失うばかりでなく、かつまた選択性を失い、これは、例えば、触媒の過熱または汚染のために起こる；第２に、多数の物理的触媒は費用のかかる金属、例えば、白金または銀を含み、制限された寿命のみを有し、あるものは若返りが困難であり、そして貴金属は容易に再生されない。物理的触媒に関連する多数の物理的制限が存在し、これらの制限は多数の反応において参加因子を非理想的とする。
【００１７】
したがって、必要であることは触媒プロセスの理解であるので、現在する多数の反応プロセスをいっそう正確に制御し、ならびに新しい反応経路および／または反応生成物を完全に開発することによって、生物学的プロセシング、化学的プロセシング、工業的プロセシング、およびその他を操作することができる。このような理解の例は下記の欠点なしに反応を触媒化する方法を包含する：（１）既知の物理的触媒；および（２）理想的な熱的および電磁的放射法を利用しかつ多数の非効率性を生ずる先行技術の教示よりも非常に大きい特異性をもってエネルギーを利用すること。
発明の要約
定義
本発明の目的に対して、明細書および特許請求の範囲の中に現れる下記の用語および表現は下記の意味を有することを意図する：
「活性化された複合物（Ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃｏｍｐｌｅｘ）」は、本明細書おいて使用するとき、１またはそれ以上の反応生成物の中への１またはそれ以上の反応物の移動を記載する反応プロファイルにおける最大に対応する１またはそれ以上の原子（帯電したまたは中性の）のアセンブリーを意味する。この定義におけるいずれの反応物または反応生成物も２以上の工程を含む全体の変換における中間体であることができる。
【００１８】
「適用された分光エネルギーパターン（Ａｐｐｌｉｅｄ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｐａｔｔｅｒｎ）」は、本明細書おいて使用するとき、全体的に下記を意味する：（ａ）外部的に適用されたすべての分光エネルギーパターン；および／または（ｂ）反応系の中への分光環境反応条件の入力。
【００１９】
「触媒分光エネルギーパターン（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｓｐｅｃｔｏｒａｌ ｅｎｒｇｙ ｐａｔｔｅｒｎ）」は、本明細書おいて使用するとき、ビームまたは場の形態で反応系に適用したとき、反応系を触媒化することができる、物理的触媒の分光エネルギーパターンの少なくとも一部分を意味する。
【００２０】
「触媒分光パターン（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｐａｔｔｅｒｎ）」は、本明細書おいて使用するとき、反応系に適用したとき、下記により反応系を触媒化することができる、物理的触媒の分光パターンの少なくとも一部分を意味する：
ａ）　物理的化学的触媒と完全に置換する；
ｂ）　物理的化学的触媒と調和して作用して反応速度を増加させる；
ｃ）　負触媒として作用することによって反応速度を減少させる；または
ｄ）　特定の反応生成物を生成する反応経路を変更する。
【００２１】
「直接共鳴ターゲッティング（Ｄｉｒｅｃｔ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｔａｒｇｅｔｉｎｇ）」は、本明細書おいて使用するとき、下記の分光エネルギープロバイダー：分光エネルギー触媒；分光触媒；分光エネルギーパターン；分光パターン；触媒分光エネルギーパターン；触媒分光パターン；適用された分光エネルギーパターンおよび分光環境反応条件；の少なくとも１つにより反応系にエネルギーを適用して、下記の形態の物質の少なくとも１つを使用して直接的共鳴を達成することを意味する：反応物；トランジエント；中間体；活性化された複合物；物理的触媒；反応生成物；プロモーター；ポイズン；溶媒；物理的触媒支持物質；反応器；および／またはそれらの混合物または成分、前記エネルギープロバイダーは、前記反応物における電子的および振動的周波数を除外する、それらの少なくとも１つの周波数と相互作用することによって、前記形態の物質の少なくとも１つにエネルギーを提供して、少なくとも１つの所望の反応生成物および／または所望の反応速度において少なくとも１つの所望の反応生成物を生成する。
【００２２】
「環境反応条件（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）」は、本明細書おいて使用するとき、伝統的反応変数、例えば、温度、圧力、触媒の表面積、物理的触媒の大きさおよび形状、溶媒、物理的触媒支持物質、ポイズン、プロモーター、濃度、電磁放射、電場、磁場、機械的力、音響場、反応器の大きさ、形状および組成、およびそれらの組合わせ、およびその他を意味しかつ包含し、これらは反応系の中に存在することができ、そして反応系中の反応経路に積極的または消極的に影響を及ぼすことができる。
【００２３】
「周波数（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）」は、本明細書おいて使用するとき、物理的事象（例えば、波、場および／または運動）が時間単位（例えば、１秒；および１サイクル／秒＝１Ｈｚ）で完全なサイクルを通して平衡値から変化する回数を意味する。平衡からの変動は正および／または消極的であることができ、そして、例えば、対称、非対称および／または平衡値に関して比例的であることができる。
【００２４】
「調和ターゲッティング（Ｈａｒｍｏｎｉｃ ｔａｒｇｅｔｉｎｇ）」は、本明細書おいて使用するとき、下記の分光エネルギープロバイダー：分光エネルギー触媒；分光触媒；分光エネルギーパターン；分光パターン；触媒分光エネルギーパターン；触媒分光パターン；適用された分光エネルギーパターンおよび分光環境反応条件；の少なくとも１つにより反応系にエネルギーを加えて、下記の形態の物質の少なくとも１つを使用して調和共鳴を達成することを意味する：反応物；トランジエント；中間体；活性化された複合物；物理的触媒；反応生成物；プロモーター；ポイズン；溶媒；物理的触媒支持物質；反応器；および／またはそれらの混合物または成分、前記分光エネルギープロバイダーは、前記反応物における電子的および振動的周波数を除外する、それらの少なくとも１つの周波数と相互作用することによって、前記形態の物質の少なくとも１つにエネルギーを提供して、少なくとも１つの所望の反応生成物および／または所望の反応速度において少なくとも１つの所望の反応生成物を生成する。
【００２５】
「中間体（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ）」は、本明細書おいて使用するとき、反応経路または反応プロファイルの中に存在する反応物と反応生成物との間の中に存在する分子、イオンおよび／または原子を意味する。それは反応物と反応生成物との間の反応の反応プロファイルにおける最小に対応する。中間体を含む反応は典型的には段階的反応である。
【００２６】
「非調和ヘテロダインターゲッティング（Ｎｏｎ−ｈａｒｍｏｎｉｃ ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ ｔａｒｇｅｔｉｎｇ）」は、本明細書おいて使用するとき、下記の分光エネルギープロバイダー：分光エネルギー触媒；分光触媒；分光エネルギーパターン；分光パターン；触媒分光エネルギーパターン；触媒分光パターン；適用された分光エネルギーパターンおよび分光環境反応条件；の少なくとも１つにより反応系にエネルギーを加えて、下記の形態の物質の少なくとも１つを使用して非調和ヘテロダインターゲッティングを達成することを意味する：反応物；トランジエント；中間体；活性化された複合物；物理的触媒；反応生成物；プロモーター；ポイズン；溶媒；物理的触媒支持物質；反応器；および／またはそれらの混合物または成分、前記分光エネルギープロバイダーは、それらの少なくとも１つの周波数と相互作用することによって、前記形態の物質の少なくとも１つにエネルギーを提供して、少なくとも１つの所望の反応生成物および／または所望の反応速度において少なくとも１つの所望の反応生成物を生成する。
【００２７】
「参加因子（Ｐａｒｔｉｃｉｐａｎｔ）」は、本明細書おいて使用するとき、反応物、トランジエント、中間体、活性化された複合物、物理的触媒、プロモーター、ポイズン、および／または分子、イオンおよび／または原子（またはそれらの組合わせ）から構成された反応生成物を意味する。
【００２８】
「反応物（Ｒｅａｃｔａｎｔ）」は、本明細書おいて使用するとき、反応系の中に存在する出発物質または出発成分を意味する。反応物は無機、有機および／または生物学的原子、分子、イオン、化合物、物質、および／またはその他であることができる。
【００２９】
「反応配位（Ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ）」は、本明細書おいて使用するとき、分子内または分子間／原子立体配置の変数を意味し、その変化は反応物の反応生成物への変換に対応する。
【００３０】
「反応経路（Ｒｅａｃｔｉｏｎ ｐａｔｈｗａｙ）」は、本明細書おいて使用するとき、１またはそれ以上の反応生成物の生成に導く工程を意味する。反応経路は、中間体および／またはトランジエントおよび／または活性化された複合物を包含することができる。反応経路は反応プロファイルのあるものまたはすべてを包含することができる。
【００３１】
「反応生成物（Ｒｅａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔ）」は、本明細書おいて使用するとき、反応物を包含する反応の任意の生成物を意味する。反応生成物は反応物と異なる化学組成または実質的に類似する（または正確に同一である）化学組成を有するが、異なる物理的または結晶構造および／または相を示すことができる。
【００３２】
「反応プロファイル（Ｒｅａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｆｉｌｅ）」は、本明細書おいて使用するとき、１またはそれ以上の反応物を１またはそれ以上の反応生成物に変換するための反応配位に対する１プロットのエネルギー（例えば、分子のポテンシャルエネルギー、モルエンタルピー、または自由エネルギー）を意味する。
【００３３】
「反応系（Ｒｅａｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）」は、本明細書おいて使用するとき、任意の反応経路に関係する、反応物、中間体、トランジエント、活性化された複合物、物理的触媒、ポイズン、プロモーター、分光触媒、分光エネルギー触媒、反応生成物、環境反応条件、分光環境反応条件、適用された分光エネルギーパターン、およびその他の組合わせを意味する。
【００３４】
「生ずるエネルギーパターン（Ｒｅｓｕｌｔａｎｔ ｅｂｅｒｇｙ ｐａｔｔｅｒｎ）」は、本明細書おいて使用するとき、反応系中のすべての参加因子および／または成分と適用された分光エネルギーパターンとの間の全エネルギー相互作用を意味する。
【００３５】
「分光触媒（Ｓｐｅｃｔｒａｌ ｃａｔａｌｙｓｔ）」は、本明細書おいて使用するとき、反応系中の触媒として作用する電磁エネルギー、例えば、反応経路に影響を与え、それを制御し、または方向づける分光パターンを有する電磁エネルギーを意味する。
【００３６】
「分光エネルギー触媒（Ｓｐｅｃｔｒａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｃａｔａｌｙｓｔ）」は、本明細書おいて使用するとき、反応経路に影響を与え、それを制御し、または方向づける分光パターンを有する反応系中の触媒として作用するエネルギーを意味する。
【００３７】
「分光エネルギーパターン（Ｓｐｅｃｔｒａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｐａｔｔｅｒｎ）」は、本明細書おいて使用するとき、分子、イオン、原子および／またはそれらの１またはそれ以上の成分により放射または吸収される、および／または分子、イオン、原子および／またはそれらの１またはそれ以上の成分内に存在する、１またはそれ以上のエネルギーおよび／または成分により形成されるパターンを意味する。
【００３８】
「分光環境反応条件（Ｓｐｅｃｔｒａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）」は、本明細書おいて使用するとき、反応系中の少なくとも１つの環境反応条件の少なくとも一部分を刺激する、少なくとも１つの周波数および／または場を意味する。
【００３９】
「分光パターン（Ｓｐｅｃｔｒａｌ ｐａｔｔｅｒｎ）」は、本明細書おいて使用するとき、原子または分子の励起後に放射または吸収される、１またはそれ以上の電磁周波数により形成されるパターンを意味する。分光パターンは任意の既知の分光学的技術により形成することができる。
【００４０】
「ターゲッティング（Ｔａｒｇｅｔｉｎｇ）」は、本明細書おいて使用するとき、下記の分光エネルギープロバイダー：分光エネルギー触媒；分光触媒；分光エネルギーパターン；分光パターン；触媒分光エネルギーパターン；触媒分光パターン；適用された分光エネルギーパターン；および分光環境反応条件；の少なくとも１つによりエネルギーを反応系に加えて、下記の形態の物質の少なくとも１つを使用して直接的共鳴および／または調和共鳴および／または非調和ヘテロダインターゲッティングを達成することを意味する：反応物；トランジエント；中間体；活性化された複合物；物理的触媒；反応生成物；プロモーター；ポイズン；溶媒；物理的触媒支持物質；反応器；および／またはそれらの混合物または成分、前記分光エネルギープロバイダーは、それらの少なくとも１つの周波数と相互作用することによって、前記形態の物質の少なくとも１つにエネルギーを提供して、少なくとも１つの所望の反応生成物および／または所望の反応速度において少なくとも１つの所望の反応生成物を生成する。
【００４１】
「トランジエント（Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）」は、本明細書おいて使用するとき、反応経路または反応プロファイル中の１またはそれ以上の反応物と１またはそれ以上の反応生成物との間に存在する、任意の化学的および／または物理的状態を意味する。
【００４２】
本発明は、種々の異なる環境において種々の既知の物理的触媒を使用することに関連する欠陥の多数を克服する。より重要なことには、本発明は、最初に、本明細書において時には分光化学と呼ぶ、種々の新規な分光エネルギー技術を開示する。これらの技術は、事実上無制限の領域において達成するか、あるいは発生させることが望ましいことがある、非常に基本的反応を包含する、多数の反応において利用することができる。これらの分光エネルギー技術は、例えば、任意のタイプの生物学的反応（すなわち、植物および動物）、物理的反応、化学的反応（すなわち、有機または無機）、工業的（すなわち、大規模または小規模の任意の工業的反応）、および／または任意のタイプのエネルギー反応において使用することができる。
【００４３】
これらの新規な分光エネルギー技術（現在分光化学と呼ぶ）は、例えば、２つの実在物間のエネルギー移動を達成する種々の手段を開示する、本明細書の中に含まれる基本的発見のために、可能である。本発明は、２つの実在物（例えば、１つの実在物が他の実在物とエネルギーを共有する）間のエネルギー移動の手掛かりが、周波数が合致するとき、エネルギーが移動することであることを教示する。例えば、物質の２つの異なる形態の分光エネルギーパターンの周波数の合致；または物質の分光エネルギーパターンの分光エネルギー触媒の形態のエネルギーとの周波数の合致。実在物の両方は物質（固体、液体、気体および／またはプラズマおよび／またはそれらの混合物および／または成分）から構成され、両方は種々の形態のエネルギーから構成されることができるか、あるいは一方は種々の形態のエネルギーから構成され、そして他方は物質（固体、液体、気体および／またはプラズマおよび／またはそれらの混合物および／または成分）から構成されることができる。
【００４４】
さらに詳しくは、すべての物質は分光エネルギーパターンで表すことができ、分光エネルギーパターンは、例えば、物質の複雑度に依存して、外観が非常に簡単から複雑であることができる。分光エネルギーパターンの１つの例は分光パターンであり、これは、例えば、物質の複雑度に依存して、外観が非常に簡単から複雑であることができる。分光パターンにより表される物質の場合において、物質は、例えば、物質の２つの形態が、少なくとも部分的に、合致する場合、他の物質とエネルギーを交換することができるか、あるいは少なくとも部分的に合致またはオーバーラップさせることができる（例えば、１またはそれ以上の電磁周波数を含んでなる分光曲線または分光パターンは互いにオーバーラップすることができる）。一般に、しかしすべての場合ではないが、分光パターンのオーバーラップが大きくなるほど（こうして、分光パターンを構成する周波数のオーバーラップが大きくなるほど）、エネルギー移動の量は大きくなる。同様に、例えば、少なくとも１つの形態のエネルギーの分光パターンを物質の分光パターンと、少なくとも部分的に、合致またはオーバーラップさせる場合、エネルギーもまた物質に移動するであろう。こうして、周波数を合致させることによって、エネルギーを物質に移動させることができる。
【００４５】
この明細書中のどこかで論ずるように、真空中のエネルギー（Ｅ）、周波数（ν）および波長（λ）および光速（ｃ）は、例えば、下記の方程式により相関される：
Ｅ＝ｈν＝ｈｃ／λ
物質の少なくとも第１形態に対応する周波数または周波数の組を物質の少なくとも第２形態に対応する周波数または周波数の組に合致させることができるとき、エネルギーを物質の異なる形態間で移動させることができ、そして物質の２つの異なる形態の少なくとも１つを包含する、少なくともいくつかの相互作用および／または反応を発生させることができる。例えば、物質の固体、液体、気体および／またはプラズマ（および／またはそれらの混合物および／または一部分）の形態は相互作用および／または反応し、そして所望の反応生成物または結果を形成することができる。物質の上記形態の任意の組合わせ（例えば、固体／固体、固体／液体、固体／気体、固体／プラズマ、固体／気体／プラズマ、固体／液体／気体、およびその他、および／またはそれらの混合物および／または一部分）は、望ましい相互作用および／または反応を発生させることができる。
【００４６】
さらに、物質（例えば、固体、液体、気体および／またはプラズマおよび／またはそれらの混合物および／または一部分）は、エネルギーを、例えば、触媒分光エネルギーパターン、触媒分光パターン、分光エネルギー触媒、分光パターン、分光触媒、分光環境反応条件および／またはそれらの組合わせの形態で、加えることによって、例えば、反応系において所望の反応経路と相互作用および／または反応させるか、あるいはそのようにするように影響を及ぼすことができ、これは総合的に適用された分光エネルギーパターンを生ずることができる。
【００４７】
これらの場合において、適用された分光エネルギーパターンが、例えば、反応系において物質の形態の１またはそれ以上の分光エネルギーパターンに対していくつかのタイプの変更を生ずるとき、相互作用および／または反応を発生させることができる。物質の種々の形態は、反応物；トランジエント；中間体；活性化された複合物；物理的触媒；反応生成物；プロモーター；ポイズン；溶媒；物理的触媒支持物質；反応器；および／またはそれらの混合物または成分を包含する。例えば、適用された分光エネルギープロバイダー（すなわち、分光エネルギー触媒；分光触媒；分光エネルギーパターン；分光パターン；触媒分光エネルギーパターン；触媒分光パターン；適用された分光エネルギーパターンおよび分光環境反応条件の少なくとも１つ）は、例えば、反応系における参加因子および／または成分に対して適当にターゲッティングするとき、１またはそれ以上の参加因子の発生および／またはそれとの望ましい相互作用を生ずることができる。詳しくは、適用された分光エネルギープロバイダーをターゲッティングして、非常に特異的な望ましい結果および／または反応生成物および／または所望の速度において反応生成物を達成することができる。ターゲッティングは直接的共鳴アプローチ（すなわち、直接的共鳴ターゲッティング）、調和共鳴アプローチ（すなわち、調和ターゲッティング）および／または非調和ヘテロダイン共鳴適当な（すなわち、非調和ヘテロダインターゲッティング）により発生させることができる。分光エネルギープロバイダーは、例えば、原子または分子の少なくとも１つの周波数と相互作用するようにターゲッティングすることができる。このような周波数は下記の周波数を包含するが、これらに限定されない：電子周波数、振動周波数、回転周波数、回転−振動周波数、微細分割周波数、超微細分割周波数、磁場誘導周波数、電場誘導周波数、自然振動周波数、およびそれらのすべての成分および／または部分（いっそう詳細に後述する）。これらのアプローチは、例えば、反応系における物理的触媒の作用の少なくとも１つのメカニズムの模倣を生ずることがある。例えば、ある場合において、単一の参加因子に対してターゲッティングされた単一の適用された分光エネルギーパターンを利用することによって、望ましい結果を達成することができる；しかしながら、他の場合において、２以上の適用された分光エネルギーパターンを、例えば、多数のアプローチにより、単一の参加因子または多数の参加因子に対してターゲッティングすることができる。詳しくは、直接的共鳴ターゲッティング、調和ターゲッティングおよび非調和ヘテロダインターゲッティングの組合わせを、原子および／または分子において発生する１またはそれ以上の周波数と相互作用するように作ることができ、順次にまたは実質的に連続的に使用することができる。さらに、ある場合において、分光エネルギープロバイダーのターゲッティングは、反応系の中に存在する物質の種々の形態の１またはそれ以上の主としてより高いレベルにおいて、種々の相互作用を生ずることができる。
【００４８】
本発明は、さらに、種々の環境反応条件は、分光エネルギー、例えば、分光触媒を使用するとき、反応系における反応経路に影響を及ぼすことができることを認識し、説明する。本発明は、反応（例えば、１またはそれ以上の望ましい反応経路において１またはそれ以上の望ましい反応生成物）および／または相互作用において望ましい結果を達成するために、種々の環境反応条件を制御する方法を教示する。本発明は、さらに、少なくとも１つの例えば、分光環境反応条件を適用することによって、望ましい環境反応条件を、少なくとも部分的に、刺激できる、適用された分光エネルギーアプローチを開示する。こうして、所望の反応経路を達成するために、環境反応条件を少なくとも１つの分光エネルギーパターンと組み合わせて制御しかつ使用することができる。選択的に、１またはそれ以上の伝統的を少なくとも１つの分光環境反応条件で補充しおよび／または置換することによって、伝統的に利用されている環境反応条件を望ましい方法（例えば、低下した温度および／または低下した圧力の適用）で変更することができる。
【００４９】
本発明は、また、所望の反応経路および／または所望の反応速度を達成するために反応系において利用できる、望ましい物理的触媒（すなわち、従来知られている物質または物理的触媒として機能することが従来知られていない物質を含んでなる）を決定する方法を提供する。これに関して、本発明は、物理的触媒が従来存在しない特定の反応系のための物理的触媒および／または分光触媒の処方を提供することができる。本発明のこの態様において、分光エネルギーパターンを本発明の技術により決定または計算し、そして対応する物理的触媒を供給または製造し、その後、反応系の中に添加して計算した必要な分光エネルギーパターンを発生させることができる。ある場合において、１またはそれ以上の存在する物理的種を適当な方法で使用し、または単一物理的種が不十分であると思われる場合、組合わせて、適当な計算した分光エネルギーパターンを形成して、所望の反応経路および／または所望の反応速度を達成することができる。このような触媒は、単独で、他の物理的触媒、分光エネルギー触媒、制御された環境反応条件および／または分光環境反応条件と組み合わせて使用して、所望の生ずるエネルギーパターンおよびその結果の反応経路および／または所望の反応速度を達成することができる。
【００５０】
本発明は、全体を通して述べる基本的主題の多数の異なる順列、例えば、周波数が合致したとき、エネルギーが移動することを開示する。これらの多数の異なる順列を単独で使用して望ましい結果（例えば、所望の反応経路および／または所望の反応速度）を達成することができるか、あるいは順列の無限の組合わせで使用して所望の結果（例えば、所望の反応経路および／または所望の反応速度）を達成することができることを理解すべきである。しかしながら、任意の反応を制御しまたは可能とするために、２つの実在物の周波数が合致する（例えば、分光パターンがオーバーラップする）かぎり、エネルギーを移動させることができるという本発明により最初に提供される基本的理解は、これらの複雑化した順列および組合わせのすべてにとって共通である。エネルギーが移送される場合、望ましい相互作用および／または反応は生ずることができる。
【００５１】
その上、この考えをまた逆に使用することができる。詳しくは、周波数が合致するために反応が起こる場合、周波数をそれ以上合致させないようにするか、あるいはより少ない程度に合致させるようにすることによって、反応を遅延するか、あるいは停止させることができる。これに関して、周波数の合致を最小し、減少させまたは排除するように、１またはそれ以上の反応系の成分（例えば、環境反応条件、分光環境反応条件および／または適用された分光エネルギーパターン）を変更および／または適用することができる。また、これは反応の容易な開始および停止を可能とし、無数の反応の制御する新規な方法を提供する。
【００５２】
本発明の開示および理解を簡素化するために、特定のカテゴリーまたは節を「発明の要約」および「好ましい態様の詳細な説明」においてつくった。しかしながら、これらのカテゴリーは相互に独占的でなく、そして多少のオーバーラップが存在することを理解すべきである。したがって、これらの人工的につくった節は添付された特許請求の範囲において規定された発明の範囲を限定するために使用すべきではない。
【００５３】
Ｉ．　波のエネルギー
一般に、反応系を加熱し、反応系の温度を増加させることによって、熱エネルギーは化学反応を推進するために伝統的に使用されてきている。加熱は化学的反応物の動力学的（運動）エネルギーを増加させる。より多い運動エネルギーを有する反応物はより速く、より遠くに動き、化学反応にいっそうよく参加すると考えられてきている。同様に、機械的エネルギーは、化学物質を撹拌しかつ動かすことによって、化学物質の運動エネルギーを増加し、こうして化学物質の反応性を増加させる。機械的エネルギーの添加は、運動エネルギーを増加することによって、しばしば温度を高くする。
【００５４】
音響エネルギーは規則正しい機械的波として化学反応に加えられる。音響エネルギーは、その機械的特質のために、化学的反応物の運動エネルギーを増加し、また、温度を上昇させる。電磁（ＥＭ）エネルギーは、電場および磁場の波から成る。また、ＥＭエネルギーは反応系における運動エネルギーおよび熱を増加させることができる。また、それはある反応における電子軌道または振動運動を活発にすることができる。
【００５５】
音響エネルギーおよび電磁エネルギーの両方は波から成る。エネルギーの波および周波数はいくつかの興味ある性質を有し、そしていくつかの興味ある方法で組合わせることができる。波のエネルギーが移動しかつ組合う方法は、主として周波数に依存する。例えば、各々が同一の振幅を有するが、一方が４００Ｈｚの周波数を有し、他方が１００Ｈｚの周波数を有する、エネルギーの２つの波を相互作用させるとき、波は結合し、それらの周波数は合算され、５００Ｈｚの新しい周波数（すなわち、「和」の周波数）を生成する。波が結合して３００Ｈｚの周波数（すなわち、「差」の周波数）を生成するとき、波の周波数はまた引き算をされる。すべての波のエネルギーは典型的にはこの方法で合算され、引き算をされ、このような合算および引き算はヘテロダイングと呼ばれる。ヘテロダイングの共通の結果は音楽における調和として最も知られている。ヘテロダイングの重要性はいっそう詳述に後述されるであろう。
【００５６】
本発明にとって重要な他の考えは波の相互作用または干渉である。特に、波のエネルギーは構成的にかつ破壊的に相互作用することが知られている。この現象は適用された分光エネルギーパターンを決定するとき重要である。第１ａ図〜第１ｃ図は２つの異なる正弦波１（第１ａ図）および２（第１ｂ図）を示し、これらは反応系に適用できる２つの波長λ１およびλ２（こうして異なる周波数）を有する、２つの異なる分光エネルギーパターンに対応する。第１ａ図のエネルギーパターンは電磁分光パターンに対応し、そして第１ｂ図は１つの分光環境反応条件に対応すると仮定する。正弦波１および２の各々は、その個々の運動を記載する異なる微分方程式を有する。しかしながら、正弦波を組合わせて加法的波１＋２（第１ｃ図）を形成するとき、組合わされたエネルギー（すなわち、適用された分光エネルギーパターン）の全体を記載する、複雑な微分方程式が得られ、これはある時点において高い（すなわち、より高い振幅により示される構成的干渉）であり、ならびにある時点において低い（すなわち、より低い振幅により示される破壊的干渉）である入力エネルギーを実際に生ずる。
【００５７】
詳しくは、部分「Ｘ」は波１の電磁分光パターンが分光環境反応条件の波２を構成的に干渉する領域を表すが、部分「Ｙ」は波１および２が破壊的に干渉している領域を表す。部分「Ｘ」が望ましいまたは望ましくない波長、周波数またはエネルギーに対応する（例えば、適用された分光エネルギーパターンを反応系中の、例えば、１またはそれ以上の参加因子および／または成分と積極的または消極的に相互作用させる）かどうかに依存して、部分「Ｘ」は反応系中の積極的効果を増強するか、あるいは反応系中の消極的効果を増強することができるであろう。同様に部分「Ｙ」が望ましいまたは望ましくない波長、周波数またはエネルギーに対応するかどうかに依存して、部分「Ｙ」は積極的または消極的効果の効果的喪失に対応する。
【００５８】
この特定の分析から明らかなように、構成的干渉（すなわち、部分「Ｘ」）が、例えば、反応系の積極的および消極的効果の両方を最大することができるであろう。したがって、この簡素化された例が示すように、例えば、分光パターンからの周波数を、例えば、少なくとも１つの分光環境反応条件からの他の周波数と組合わせることによって、反応系に実際に適用される適用された分光エネルギーパターンは１またはそれ以上の構成的および破壊的干渉の組合わせであることができる。したがって、反応系に適用すべき適当な分光エネルギーパターンを選択するとき、これらの因子をまた考慮すべきである。これに関して、実際には、多数の望ましい入射波長を適用できることが認められる。その上、また、波の相互作用の効果はヘテロダイング、直接的共鳴、間接的共鳴、加法的波、減法的波、構成的または破壊的干渉、およびその他を包含するが、これらに限定されないことが明らかであろう。さらに、以後詳細に論ずるように、加法的効果、例えば、電気的効果および／または磁場効果もまた分光エネルギーパターン（例えば、分光パターン）に影響を及ぼすことができる。
【００５９】
ＩＩ．　分光触媒および分光学
広範な種類の反応は，特異的分光エネルギーパターン（例えば、分光パターンまたは電磁パターン）を有する分光エネルギー触媒の助けにより好都合に影響を受けまたは方向づけられることができる。分光エネルギーパターンは、前もって決定されたターゲットデッドエネルギーを移動させて、反応系内の望ましい反応経路および／または望ましい反応速度を開始し、制御し、および／または促進する。この節において、分光触媒をいっそう詳細に論じ、そして反応系において分光触媒を使用する種々の技術を説明する。例えば、分光触媒を反応系において使用して、通常物理的触媒により供給される加法的エネルギーを置き換え及び提供することができる。分光触媒は物理的触媒の作用機構を実際に模倣またはコピーすることができる。分光触媒は、正触媒として作用して反応速度を増加すると同時に負触媒またはポイズンとして作用して反応速度を減少させることができる。さらに、反応系において物理的触媒および分光触媒の両方を利用することによって、分光触媒は物理的触媒を増強することができる。分光触媒は物理的化学的触媒の活性を改良することができる。また、分光触媒は特定量の物理的触媒を部分的に置換し、これにより多数の工業的反応において物理的触媒の高いコストを減少させることができる。
【００６０】
本発明において、分光エネルギー触媒は、化学反応を開始しおよび／または促進しおよび／または方向づける（例えば、特定の反応経路をたどる）ために十分な量で、ターゲットデッドエネルギー（例えば、特定の周波数または周波数の組合わせを含んでなる電磁放射）を提供する。任意の時点において適用されたターゲットデッドエネルギーの全組合わせを、適用された分光エネルギーパターンと呼ぶ。適用された分光エネルギーパターンは、単一の分光触媒、多数の分光触媒および／またはその上他の分光エネルギー触媒反応からさらに構成されることができる。ターゲットデッドエネルギー（例えば、分光触媒からの電磁エネルギー）が反応系の中に吸収されると、反応物を下記の経路を包含する１つまたはいくつかの反応経路を通して進行することができる：例えば、周波数を合致することによって、化学反応を開始するために電子をより高いエネルギー状態に励起することができるエネルギー移動；化学反応に参加することができる反応物をイオン化または解離することができるエネルギー移動；反応生成物を安定化することができるエネルギー移動；反応経路に参加する中間および／またはトランジエントおよび／または活性化された複合物を活発化および／または安定化することができるエネルギー移動；および／または反応系中の１またはそれ以上の成分が少なくとも部分的にオーバーラップする分光パターンを有するようにさせるエネルギー移動。
【００６１】
例えば、簡単な反応系において、化学反応が少なくとも１つの反応生成物「Ｂ」に変換すべき少なくとも１つの反応物「Ａ」を提供する場合、物理的触媒「Ｃ」を利用することができる。対照的に、物理的触媒「Ｃ」の触媒分光エネルギーパターン（例えば、この節において、触媒分光パターン）の一部分を、例えば、電磁ビームの形態で適用して反応を触媒化することができる。
【００６２】
Ｃ
Ａ　→　Ｂ
物質ＡおよびＢ＝未知周波数、かつＣ＝３０Ｈｚ；
したがって、物質Ａ　＋　３０Ｈｚ　→　物質Ｂ
本発明において、例えば、物理的触媒「Ｃ」の分光パターン（例えば、電磁分光パターン）は既知の分光学的方法により決定することができる。分光学的計装を利用して、物理的触媒を使用する反応系において発生する条件に近似する条件下に決定することが好ましい（例えば、分光エネルギーパターンならびに分光パターンは、後述するように、環境反応条件により影響を及ぼすことができる）。分光法は、吸収または放射される、対応する電磁エネルギーの周波数を測定することによって、任意の系の許容された状態間のエネルギー差を測定するプロセスである。分光法は、一般に、電磁放射と物質との相互作用を取り扱う。フォトンが、例えば、原子または分子と相互作用するとき、原子および分子の性質の変化が観測される。
【００６３】
原子および分子はいくつかの異なるタイプの運動に関連する。分子全体は回転し、結合は振動し、そして電子さえ動くが、非常に急速であるので、歴史的には電子密度分布が先行技術の主要な焦点であった。これらの種類の運動の各々は定量される。すなわち、原子、分子またはイオンは離散エネルギー量に対応する離散状態でのみ存在することができる。異なる量子状態間のエネルギー差は関係する運動のタイプに依存する。こうして、転移を生ずるために必要なエネルギーの周波数は運動の異なるタイプについて異なる。すなわち、運動の各タイプは電磁スペクトルの異なる領域におけるエネルギー吸収に対応し、そして各スペクトル範囲について異なる分光学的計装を必要とすることがある。原子または分子の全運動エネルギーは、少なくともその電子、振動および回転のエネルギーの和であると考えることができる。
【００６４】
放射および吸収の両方のスペクトルにおいて、原子または分子におけるエネルギー変化と放射または吸収される電磁エネルギーの周波数との間の関係は、いわゆるボーア周波数条件により与えられる：
ΔＥ＝ｈν
ここでｈはプランク定数であり、νは周波数であり、そしてΔＥは最終および初期状態におけるエネルギー差である。
【００６５】
電子スペクトルは、原子、分子またはイオンにおける１つの電子エネルギー準位から他のレベルへの電子運動の結果である。分子の物理的触媒のｔは電子エネルギー転移を包含するばかりでなく、かつまた回転および振動のエネルギー準位間の転移を包含することができる。その結果、分子のスペクトルは原子のスペクトルよりも非常にいっそう複雑化されている。フォトンとの相互作用後に原子または分子において観測される主変化は、励起、イオン化および／または化学結合の破断を包含し、それらのすべてはエネルギー準位の分離について同一情報を与える放射または吸収スペクトルを包含する分光学的方法により測定し、定量することができる。
【００６６】
発光分光学において、原子または分子が火炎または電気放電に暴露されるとき、このような原子または分子はエネルギーを吸収し、「励起された」状態になる。原子または分子が「正常」状態に戻ると、それらは輻射線を放射することができる。このような放射は、原子または分子が高いエネルギーまたは「励起した」状態からより低い状態の１つの転移した結果である。転移において喪失されるエネルギーは、電磁エネルギーの形態で放射される。「励起した」原子は通常線スペクトルを生成するが、「励起した」分子は帯スペクトルを生成する傾向がある。
【００６７】
吸収分光学において、ほとんど単色の入射輻射線がある範囲の周波数にわたって掃引されるとき、その吸収をモニターする。吸収プロセスの間、原子または分子は低いエネルギー状態から高いエネルギー状態になる。電磁エネルギーの吸収により生成されるエネルギー変化は、各吸収種の特徴を示す量子と呼ばれるエネルギー単位量の整倍数でのみ起こる。吸収スペクトルは４つの型に分類することができる：回転；回転−振動；振動；および電子。
【００６８】
分子の回転スペクトルは、分子の回転状態で起こる変化に関連する。回転状態のエネルギーは比較的少量だけのみ異なり、それゆえ、回転レベルを変化させるために必要である周波数は非常に低く、そして電磁エネルギーの波長は非常に大きい。分子の回転状態のエネルギー間隔は結合の距離および角度に依存する。純粋な回転スペクトルは遠赤外およびマイクロ波およびラジオ波において観測される（表１参照）。
【００６９】
回転−振動スペクトルは分子の振動状態が変更される転移に関連し、回転状態の変化を伴うことがある。吸収はより高い周波数またはより短い波長において起こり、通常赤外領域の中央において起こる（表１参照）。
【００７０】
異なる振動エネルギー準位からの振動スペクトルは、結合の運動のために発生する。伸長する振動は、２つの原子間の結合の軸に沿った原子間距離の変化を含む。曲がり振動は、２つの結合間の角変化により特徴づけられる。分子の振動スペクトルは、典型的な近赤外線領域である。
【００７１】
電子スペクトルは原子および分子の電子状態間の転移から生じ、そして分子における回転および振動状態の同時の変化を伴う。比較的大きいエネルギー差が含まれ、それゆえむしろ足周波数または比較的短い波長において吸収が起こる。原子または分子の異なる電子状態は、電磁スペクトルの赤外、紫外−可視またはＸ線領域におけるエネルギーに対応する（表１参照）。
【００７２】
【表１】
2004508921.tif 000002
【００７３】
電磁放射はエネルギーの形態として吸収または放射され、したがって、分光触媒の所望の分光パターン（例えば、物理的触媒の分光パターン）を決定するために下記を包含する多数の異なるタイプの分光法を本発明において使用することができる：限定しないが、Ｘ線、紫外線、赤外線、マイクロ波、原子吸収、火炎放射、原子放射、誘導結合プラズマ、ＤＣアルゴンプラズマ、アーク源放射、スパーク源放射、高解像度レーザー、ラジオ波、ラマンおよびその他。
【００７４】
電子転移を研究するために、研究すべき物質を、例えば、火炎中で、高温に加熱することが必要であり、ここで分子は原子化し、励起する。気体を原子化する他の非常に有効な方法は気体放電の使用である。気体が荷電電極間に配置されるとき、電場を引き起こし、電極および気体原子それら自体から電子が遊離し、これらの電子はプラズマまたはプラズマ様状態を形成することができる。これらの電子は気体原子と衝突し、気体原子は原子化し、励起されまたはイオン化する。電極を使用しないで、高い周波数の場を使用することによって、気体放電を誘導することができる。場の強度を変化させることによって、励起エネルギーを変化させることができる。固体物質の場合において、電気的スパークまたはアークによる励起を使用することができる。スパークまたはアークの場合において、分析すべき物質は蒸発し、原子は励起される。
【００７５】
発光分光光度計の基本的スキームは、励起すべき試料を含有する精製されたシリカのセルを含む。試料の輻射線はスリットを通過し、分散素子によりスペクトルに分離する。分光パターンをスクリーン、写真フィルム上にまたは検出器により検出することができる。
【００７６】
原子はそれが放射する同一周波数における電磁エネルギーを最も強く吸収するであろう。源から放射される電磁放射が波長制限デバイス通過し、セル内に保持された物理的触媒試料に衝突するようにして、吸収の測定はしばしば行われる。白色光のビームが物質を通過するとき、ビームから選択された周波数が吸収される。物理的触媒により吸収されない電磁放射はセルを通過し、検出器に衝突する。残りのビームがスペクトルの中に広がるとき、吸収される周波数はそうでなければ連続スペクトルの中に暗黒線として示される。これらの暗黒線の位置は同一分子または原子の放射スペクトル中の線の位置に正確に対応する。発光分光光度計および吸収分光光度計の両方は、正規の商業的チャンネルを通して入手可能である。
【００７７】
１８８５年において、水素は電磁スペクトルの可視光領域の周波数において振動し、エネルギーを生成することをバルマーは発見し、これは簡単な式により表すことができる：
１／λ＝Ｒ（１／２２−１／ｍ２）
λが光の波長であるとき、Ｒはリードベリ定数であり、そしてｍは３より大きいかまたはそれに等しい整数（例えば、３、４、または５およびその他）である。引き続いて、下記のように、１／２２を１／ｎ２に変化させることによって水素スペクトル中のすべての波長を生ずるように、この方程式を適合させることができることをリードベリは発見した：
１／λ＝Ｒ（１／ｎ２−１／ｍ２）
ここでｎは整数≧１であり、そしてｍは整数≧ｎ＋１である。こうして、各異なる数ｎについて、結果は波長についての１系列の数であり、そして種々の科学者の名前を生ずる各このような系列に割り当てられた。例えば、ｎ＝２かつｍ≧３であるとき、エネルギーが可視光スペクトルの中に存在し、そしてこの系列はバルマー系列と呼ばれる。ライマン系列はｎ＝１の紫外スペクトルの中に存在し、そしてパッシェンスペクトルはｎ＝３の赤外スペクトルの中に存在する。
【００７８】
先行技術において、エネルギー準位の線図は水素原子におけるエネルギー準位を記載するために使用する主要な手段であった（第７ａ図および第７ｂ図参照）。
所望の触媒（例えば、物理的触媒）の電磁分光パターンを決定した後、触媒分光パターンを、少なくとも部分的に、複製し、反応系に適用することができる。例えば、電磁放射の周波数の、許容される近似範囲内の１またはそれ以上の周波数の任意の発生器を本発明において使用することができる。例えば、分光パターンの１またはそれ以上の周波数を複製するとき、周波数を正確に複製することは不必要である。例えば、１，０００ＴＨｚの周波数により達成される効果は、また、それに非常に密接した周波数、例えば、１，００１または９９９ＴＨｚにより達成可能である。こうして、反応をまた触媒化する各正確な周波数より上または下の範囲が存在するであろう。詳しくは、第１２図は所望の周波数ｆ０付近の周波数の典型的なベル型曲線「Ｂ」分布を示し、ここでｆ０に正確に対応しないが、所望の効果を達成するために十分な周波数ｆ０に密接する望ましい周波数、例えば、ｆ１およびｆ２の範囲内の周波数間およびそれらを含む周波数を適用することができる。ｆ１およびｆ２は曲線「Ｂ」の最大振幅、ａｍａｘの約１／２に対応することが認められる。こうして、「周波数」に対する用語「正確な」または特異的言及またはその他を使用するかどうかにかかわらず、それはこの意味を有することを理解すべきである。さらに、正確な触媒周波数の上および下の両方の、分光触媒周波数の調和は正確な周波数と共鳴を引き起こすであろう。最後に、正確な周波数それ自体を使用するよりむしろ、正確な周波数の作用機構の１またはそれ以上を複製することによって、反応を触媒化することができる。例えば、白金触媒は、一部分、ヒドロキシル基をほぼ１，０６０ＴＨｚのその周波数において活発化することによって、水素および酸素からの水の生成を触媒化する。この反応は、また、ヒドロキシ基をそのマイクロ波周波数で活発化し、白金の作用機構を複製することによって、触媒化されることがある。
【００７９】
電磁放射放射源は下記の特性を有する：所望の波長の高い強度；長い寿命；安定性；およびパルスおよび／または連続的モードで電磁エネルギーを放射する能力。
【００８０】
照射源は下記源を包含するが、これらに限定されない：ランプ、例えば、キセノン−アーク、水素およびジュウテリウム、クリプトン−アーク、高圧水銀、白金、銀；プラズマアーク、放電ランプ、例えば、Ａｓ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｃｓ、Ｇｅ、Ｈｇ、Ｋ、Ｐ、Ｐｂ、Ｒｂ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＴｌおよびＺｎ；中空カソードランプ、単一または多数の素子、例えば、Ｃｕ、Ｐｔ、およびＡｇ；および日光および干渉性電磁エネルギー放射、例えば、メーザーおよびレーザー。
【００８１】
メーザーは、電磁エネルギー波を大きい安定性および精度で増幅または発生する装置である。メーザーはレーザーと同一原理で作動するが、スペクトルの可視領域よりむしろ、ラジオ波およびマイクロ波の電磁エネルギーを生成する。メーザーにおいて、電磁エネルギーは回転エネルギー準位間の分子の転移により生成する。
【００８２】
レーザーは強力な干渉性フォトン源であり、同一の周波数、相および方向を有するフォトンビーム、例えば、正確に等しく移動するフォトンビームを生成する。したがって、例えば、１またはそれ以上の必要な周波数を生成するレーザーの系列またはグループにより、所望の触媒の前もって決定された分光パターンを発生させることができる。
【００８３】
分光触媒の１またはそれ以上の周波数を有する必要な電磁放射を放射できる、任意のレーザーを、本発明において使用することができる。スペクトル領域の多くを通して使用するためのレーザーは入手可能である。それらは連続的またはパルスモードで作動することができる。線を放射するレーザーおよび連続体を放射するレーザーを、本発明において使用することができる。線源は、アルゴンイオンレーザー、ルビーレーザー、窒素レーザー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、二酸化炭素レーザー、一酸素炭素レーザーおよび亜酸化窒素−二酸化炭素レーザーを包含するが、これらに限定されない：。レーザーが発生するスペクトル線に加えて、ある結晶において１つのレーザーが放射した周波数を他のレーザーが放射した周波数に加えるか、あるいはそれから減ずることによって、いくつかの他の線を入手可能である。周波数を組合わせ、本発明において使用することができる装置は、差周波数発生器および和周波数ミキサーを包含する。本発明において使用することができる他のレーザーは下記のものを包含するが、これらに限定されない：結晶、例えば、Ｃｒ３＋をドープしたＡｌ２Ｏ３、Ｎｄ３＋をドープしたＹ３Ａｌ５Ｏ１２；気体、例えば、Ｈｅ−Ｎｅ、Ｋｒ−イオン；ガラス、例えば、化学的、例えば、振動的に励起されたＨＣｌおよびＨＦ；色素、例えば、メタノール中のローダミン６Ｇ；および半導体レーザー、例えば、Ｇａ１−ｘＡｌｘＡｓ。多数のモデルを種々の周波数領域に対して同調させ、これにより１つの計装からいくつかの異なる周波数を準備し、それらを反応系に適用することができる（表２中の実施例参照）。
【００８４】
【表２】
2004508921.tif 000003
【００８５】
単一レーザーまたは１系列のレーザーからの干渉性光を、所望の反応が行われる領域に、単に収束させるか、あるいは導入する。光源は光が反応系に到達しない「不感空間」を回避するために十分に密接しているが、入射光の完全な吸収を保証するために十分に離れているべきである。紫外線源は熱を発生するので、このような源を冷却して効率よい操作を維持すべきである。反応系を励起させる照射時間は各反応について個々に調整することができる：大きい表面を光源に暴露させる連続的反応について多少短い時間；または他の系について長い光−接触時間。
【００８６】
本発明の目的は、例えば、１またはそれ以上の反応物および１またはそれ以上の反応生成物、の分光パターンの、例えば、波形の分析により検出および計算された、要求される分光エネルギー触媒（例えば、分光触媒）の少なくとも一部分（または実質的にすべて）を適用することによって、分光エネルギーパターン（例えば、電磁エネルギーの分光パターン）を反応系に提供することである。したがって、分光触媒の場合において、計算された電磁パターンは分光パターンであるか、あるいは分光触媒として作用して好ましい反応経路および／または好ましい反応速度を発生させるであろう。基本的表現において、同定された物質についての分光分析データを使用する簡単な波形の計算を実行して、例えば、反応の触媒化に必要な、例えば、正しい電磁エネルギー周波数、または周波数の組合わせに到達することができる。簡単な表現において、
Ａ　→　Ｂ
物質Ａ　＝　５０Ｈｚ　及び　物質Ｂ　＝　８０Ｈｚ：
８０Ｈｚ　− ５０Ｈｚ 　＝ 　３０Ｈｚ
したがって、物質Ａ　＋　３０Ｈｚ　→　物質Ｂ
１またはそれ以上の反応物および１またはそれ以上の反応生成物の両方の分光エネルギーパターン（例えば、分光パターン）を決定することができる。分光触媒の場合において、これは前述の分光分析により達成することができる。いったん環境反応条件の適当な組内の分光パターン（例えば、特定の周波数または周波数組合わせを有する）が決定されると、分光エネルギー触媒（例えば、分光触媒）の１またはそれ以上の分光エネルギーパターン（例えば、１またはそれ以上の電磁分光パターン）を決定することができる。１またはそれ以上の反応物および１またはそれ以上の反応生成物の１またはそれ以上の分光エネルギーパターンを使用して、波形分析の計算により、１またはそれ以上の反応物および１またはそれ以上の反応生成物間のエネルギー差を決定することができ、そして分光エネルギー触媒（例えば、分光触媒）の分光エネルギーパターン（例えば、分光パターン）の形態の計算した分光エネルギーパターン（例えば、電磁分光パターン）の少なくとも一部分を反応系に適用して、反応系を所望の反応経路に沿って進行させることができる。分光エネルギー触媒（例えば、分光触媒）に対応する計算した分光エネルギーパターン（例えば、分光パターン）の特定の周波数または周波数の組合わせは、必要なエネルギー入力を反応系に提供して、所望の反応経路に影響を与えかつそれを開始することができる。
【００８７】
例えば、１またはそれ以上の正しい電磁エネルギー周波数に到達するために、波形分析の計算は、複雑な代数学、フーリエ変換またはワベレット・トランスフォームス（Ｗａｖｅｌｅｔ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｓ）（これは商標ＭａｔｈｅｍａｔｉｃａＴＭで商業的に入手可能でありかつＷｏｌｆｒａｍ，Ｃｏ．により供給される）を使用して実行することができる。反応を触媒化するために計算した分光エネルギーパターン（例えば、分光触媒）の一部分のみが十分であることがあるか、あるいは特定の環境に依存して実質的に完全な分光エネルギー触媒（例えば、分光触媒）を適用できることに注意すべきである。
【００８８】
さらに、分光エネルギーパターン（例えば、要求される分光触媒の電磁パターン）の少なくとも一部分を、例えば、上に定義しかつ説明した電磁放射の放射源により、発生させ、反応系に適用することができる。
【００８９】
生化学的プロセスから工業的反応までの範囲の技術の多数の異なる領域において、分光触媒の使用は適用可能である。
【００９０】
本発明において置換または増強することができる特定の物理的触媒は、均質または不均質の触媒活性を有する、任意の固体、液体、気体またはプラズマの触媒を包含することができる。均質物理的触媒は、反応する化学物質と同一相の中にその分子が分散した触媒として定義される。不均質物理的触媒は、反応する化学物質と同一相の中にその分子が存在しない触媒として定義される。さらに、生物学的触媒として考慮される酵素を本発明の中に含めるべきである。置換または増強することができる物理的触媒のいくつかの例は、元素および分子の両方の触媒を含んでなり、下記のものを包含するが、これらに限定されない：金属、例えば、銀、白金、ニッケル、パラジウム、ロジウム、ルテニウムおよび鉄；半導体金属の酸化物および硫化物、例えば、ＮｉＯ２、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ｂｉ２Ｏ３／ＭｏＯ３、ＴｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＰ、Ｗｏ２およびＭｇＯ３；硫酸銅；絶縁性酸化物、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＭｇＯ；およびチーグラー−ナッタ触媒、例えば、四塩化チタン、およびトリアルキルアルミニウム。
【００９１】
ＩＩＩ．　ターゲッティング
エネルギーの周波数および波の特質は本明細書において論じられてきた。さらに、「波のエネルギー」と題する節Ｉにおいて、異なる波の種々の潜在的相互作用が開示された。「ターゲッティング」、「直接的共鳴ターゲッティング」、「調和ターゲッティング」および「非調和ヘテロダインターゲッティング」（すべては本明細書において定義された用語）の一般的概念は、これらおよび他の理解に基づいて構築された。
【００９２】
ターゲッティングは、一般に、反応系に対する分光エネルギープロバイダー（例えば、分光エネルギー触媒、分光触媒、分光エネルギーパターン、分光パターン、触媒分光エネルギーパターン、触媒分光パターン、分光環境反応条件および適用された分光エネルギーパターン）の適用として定義された。これらのタイプのカテゴリーを反応系に適用すると、反応系において１またはそれ以上の適用された分光エネルギープロバイダーと物質（これらのすべての成分を包含する）との間の１またはそれ以上の相互作用を発生させることができる。このターゲッティングは、反応系において、例えば、少なくとも１つの形態の物質の少なくとも一部分との少なくとも１つの直接的共鳴、調和共鳴、および／または非調和ヘテロダイン共鳴を発生させることができる。本発明において、ターゲッティングは、一般に、特定の分光エネルギープロバイダー（例えば、分光エネルギーパターン）を物質（またはその任意の成分）を含んでなる他の実在物に適用して、特定の所望の結果（例えば、所望の反応生成物および／または所望の反応速度における所望の反応生成物）を達成することを意味すると理解すべきである。さらに、本発明は、例えば、望ましくないトランジエント、中間体、活性化された複合物反応生成物を生成しないで、このような所望の結果を達成する技術を提供する。これに関して、反応系にある種のタイプのエネルギー（前述したように）を適用してきた、多少制限された先行技術が存在する。これらのある種のタイプのエネルギーは、いくつかの反応物のいくつかの電子周波数および／または振動周波数を有する直接的共鳴および調和共鳴に制限されてきている。先行技術により使用されたエネルギーのこれらの制限されたタイプは、先行技術が本明細書に開示する分光エネルギーの機構および技術の適切な理解を欠如したという事実のためであった。その上、先行技術において、少なくともいくつかの望ましくない中間体、トランジエント、活性化された複合物および／または反応生成物が形成し、および／または所望の反応経路について最適よりも低い反応速度が発生することがしばしばあった。本発明は、例えば、適用された分光エネルギーパターンで、反応系における、例えば、種々の形態の物質（および／またはそれらの成分）を特異的にターゲッティングすることによって、先行技術の制限を克服する。これまで、本発明のこのような選択的ターゲッティングは決して開示または示唆されなかった。詳しくは、いくらよく見ても、先行技術は不規則な、手探り法またはフィードバック型の分析を使用しなくてはならなくなってきており、このようなアプローチは単一の分光触媒の周波数を同定できるが、わずかに異なる組の反応条件下に再現性がないことは言うまでもなく、非常に費用がかかり、非常に時間を消耗することがある。適当な触媒を決定するこのような手探り技術は追加の欠点をまたを有し、作用する適当な触媒がいったん同定されると、その触媒の重要性についての知識をもつ人が存在しない。反応、例えば、大きさおよび形状を使用する簡単な反応を変更しようとする場合、本発明の技術により提供される、簡単な、急速な計算よりむしろ、他の手探り分析を必要とする。
【００９３】
したがって、「ターゲッティング」という言葉を本明細書において使用するときはいつでも、ターゲッティングは反応系に適用されている不規則なエネルギー帯に対応せず、むしろ十分に規定された、ターゲッティングされた、適用された分光エネルギーパターンに対応し、それらの各々は、例えば、反応経路において、特定の望ましい目的を有して所望の結果および／または所望の反応速度において所望の結果を達成することを理解すべきである。
【００９４】
ＩＶ．　環境反応条件
環境反応条件は反応系における反応経路に、積極的または消極的に、影響を及ぼすことができるので、環境反応条件を理解することは重要である。伝統的環境反応条件は、温度、圧力、触媒の表面積、触媒の大きさおよび形状、溶媒、支持物質、ポイズン、プロモーター、濃度、電磁放射、電場、磁場、機械的力、音響場、反応器の大きさ、形状および組成およびそれらの組合わせ、およびその他を包含する。
【００９５】
下に示す簡単な反応経路に沿って反応を進行させるために考慮することが必要である、環境反応条件の効果を論ずるために、下記の反応を使用することができる。
【００９６】
Ｃ
Ａ　→　Ｂ
詳しくは、ある場合において、反応系における環境反応条件が環境反応条件のある種の最大または最小の条件、例えば、圧力および／または温度を含まないかぎり、反応物Ａはいずれかの触媒Ｃの存在下に反応生成物Ｂにならないであろう。これに関して、環境反応条件が、例えば、上昇した温度および／または上昇した圧力を含まないかぎり、多数の反応は物理的触媒の存在下に起こらないであろう。本発明において、このような環境反応条件は、特定の分光エネルギー触媒（例えば、分光触媒）を適用するとき、考慮すべきである。本明細書中の「好ましい態様の説明」と題する節において、種々の環境反応条件の多数の特異性をいっそう詳細に論ずる。
【００９７】
Ｖ．　分光環境反応条件
例えば、ある種の最小または最大の環境反応条件が存在する（例えば、温度および／または圧力が上昇している）ときでさえ、ある種の反応経路が反応系内で起こらない（または望ましい速度で起こらない）ことが知られている場合、追加の周波数または周波数の組合わせ（すなわち、適用された分光エネルギーパターン）を反応系に適用することができる。これに関して、１またはそれ以上の分光環境反応条件は、自然に存在する環境反応条件の代わりに、またはそれらを補充するために適用することができるか、あるいは、所望の反応経路および／または所望の反応速度をたどるために、存在することが必要である。分光環境反応条件で補充するか、あるいはそれと置換することができる環境反応条件は、例えば、温度、圧力、触媒の表面積、触媒の大きさおよび形状、溶媒、支持物質、ポイズン、プロモーター、濃度、電場、磁場、およびその他を包含する。
【００９８】
なおさらに、１またはそれ以上の分光環境反応条件を生成することができる特定の周波数または周波数の組合わせを、１またはそれ以上の分光エネルギー触媒および／または分光触媒と組合わせて、適用された分光エネルギーパターンを発生させることができる。したがって、例えば、種々の環境反応条件と組合わせる（または置換する）ために、どんな特定の周波数または周波数及び／又は場の組合わせが望ましいかについて、種々の考察を行うことができる。
【００９９】
１例として、簡単な反応において、第１反応物「Ａ」が３ＴＨｚの周波数または簡単な分光パターンを有しかつ第２反応物「Ｂ」が７ＴＨｚの周波数または簡単な分光パターンを有するとことを仮定する。室温において、反応は起こらない。しかしながら、反応物ＡおよびＢが高温に暴露されると、それらの周波数、または簡単な分光パターンの両方は５ＴＨｚにシフトする。それらの周波数は合致するので、それらはエネルギーを移動させ、反応は起こる。２ＴＨｚの周波数を適用することによって、室温において、適用された２ＴＨｚの周波数は３ＴＨｚパターンとヘテロダインして、１Ｔｈｚおよび５ＴＨｚの両方のヘテロダインド周波数を生ずるであろう；しかしながら、２ＴＨｚの適用された周波数は反応物「Ｂ」の７ＴＨｚの分光パターンとヘテロダインし、反応物「Ｂ」において５ＴＨｚおよび９ＴＨｚのヘテロダインド周波数を生ずるであろう。こうして、５ＴＨｚのヘテロダインド周波数は反応物「Ａ」および「Ｂ」の各々の中で室温において発生される。したがって、反応物の各々における周波数は合致し、こうしてエネルギーは反応物「Ａ」および「Ｂ」間で移動することができる。エネルギーがこのような反応物間で移動できるとき、反応経路に沿ってすべての望ましい反応を達成することができる。しかしながら、ある種の反応において、反応経路に沿ったいくつかの望ましい反応のみを単一周波数の適用により達成することができる。これらの場合において、反応経路に沿って満足するすべての望ましい工程を生じさせるために、追加の周波数および／または場を適用することが必要であり、このような工程はすべての必要な反応中間体および／またはトランジエントの形成を包含するが、これらに限定されない。
【０１００】
こうして、少なくとも１つの分光環境反応条件に対応する周波数、または周波数の組合わせおよび／または場を適用する（すなわち、適用された分光エネルギーパターンをつくる）ことによって、分光エネルギーパターン（例えば、１またはそれ以上の反応物、中間体、トランジエント、触媒、およびその他、の、例えば、分光パターン）を効果的に変更することができ、これにより、ある場合において、より広い分光エネルギーパターン（例えば、より広い分光パターン）、または他の場合において、より狭い分光エネルギーパターン（例えば、分光パターン）を生じさせることができる。このようなより広いまたはより狭い分光エネルギーパターン（例えば、分光パターン）は、分光エネルギーパターン（例えば、分光パターン）中の線幅の拡大または縮小に対応することができる。本明細書を通じて記載するように、周波数が合致するとき、エネルギーは移動する。この特定の態様において、例えば、反応系中の１またはそれ以上の参加因子の分光パターンを拡大することによって、周波数を合致させることができる。例えば、下においていっそう詳細に説明するように、反応系への温度の適用は、典型的には、反応系中の、例えば、１またはそれ以上の反応物の１またはそれ以上の分光パターンの拡大（例えば、線幅の拡大）を引き起こす。１またはそれ以上の反応物の分光パターンの、例えば、オーバーラップを引き起こすことができるのは、分光パターンのこの拡大である。分光パターンのオーバーラッピングは周波数を合致させ、こうしてエネルギーを移動させる。エネルギーが移動すると、反応は起こる。起こる反応の範囲は、いずれかの特定の反応経路に沿ったすべての反応を包含する。こうして、１またはそれ以上の分光パターンの拡大は、例えば、反応生成物の生成、反応中間体の生成および／または刺激および／または安定化および／またはトランジエント、触媒周波数、ポイズン、プロモーター、およびその他を生ずることができる。「好ましい態様の詳細な説明」と題する節において詳細に論じられている環境反応条件のすべては、分光環境反応条件の適用により反応系において少なくとも部分的に刺激することができる。
【０１０１】
同様に、例えば、少なくとも１つの分光環境反応条件を変化させ、こうして適用された分光エネルギーパターンを変化させることによって、分光パターンを非オーバーラッピングになるようにすることができる。この場合において、エネルギーは移動せず（またはエネルギーの移動速度を減少することができる）そして反応は起こらない（または反応速度を遅延することができる）。
【０１０２】
分光環境反応条件を利用して、反応経路中の反応を開始および／または停止させることができる。こうして、例えば、異なる分光環境反応条件を反応中の異なる時間におよび／または異なる強度で適用することによって、ある種の反応を開始し、停止させ、遅延させおよび／または加速させることができる。こうして、分光環境反応条件は、反応系における反応経路および／または反応速度に、積極的または消極的に、影響を及ぼすことができる。
【０１０３】
ＶＩ．　物理的触媒および分光触媒の説明
その上、分光エネルギー触媒（例えば、分光触媒）それ自体を適用するよりむしろ、上記技術を利用して分光エネルギー触媒（例えば、分光触媒）のために望ましい分光エネルギーパターン、例えば、望ましい分光パターンを設計（例えば、計算または決定）することによって、例えば、設計された分光パターンを使用して、反応系において使用できる最適な物理的触媒および／または分光触媒を設計および／または決定することができる。さらに、本発明は、以前に触媒が存在しなかった特定の反応系のための物理的触媒および／または分光触媒のための処方を提供することができる。例えば、下記の反応において：
Ａ　→　Ｉ　→　Ｂ
ここでＡ＝反応物、Ｂ＝生成物かつＩ＝既知の中間体、そして既知の触媒、例えば、中間体「Ｉ」と共鳴し、これにより反応を触媒化する、設計することができる物理的触媒または分光触媒は存在しない。
【０１０４】
第１工程として、設計された分光パターンを既知の分光パターンと存在する物質について比較して、設計された分光パターンと既知物質の分光パターンとの間に類似性が存在するかどうかを決定することができるであろう。設計された分光パターンが既知物質の分光パターンに対して少なくとも部分的に合致する場合、反応系における物理的触媒として既知物質を利用することが可能である。これに関して、既知物質を単独でまたは分光エネルギー触媒および／または分光触媒と組み合わせて利用することが望ましいことがある。なおさらに、環境反応条件および／または分光環境反応条件を利用して、設計されたエネルギーパターンまたは分光パターンになおより近い方法において既知物質を挙動させることが可能であろう。さらに、異なる分光エネルギーパターンを適用して、設計された触媒を異なる方法で挙動させることができ、例えば、第１分光エネルギーパターンで第１反応経路を促進させ、そして第２分光エネルギーパターンで第２反応経路を促進させることができる。同様に、１またはそれ以上の環境反応条件を変化させて、同様な効果を得ることができるであろう。
【０１０５】
さらに、この設計された触媒は下記の反応を包含するが、これらに限定されないすべてのタイプの反応に適用することができる：化学的（有機および無機）、生物学的、物理的、エネルギー、およびその他。
【０１０６】
なおさらに、ある場合において、１またはそれ以上の物理的種を適当な方法、例えば、物理的混合において、または化学反応により使用または組合わせて、適当な設計された分光エネルギーパターン（例えば、分光パターン）を示す物理的触媒物質を得て所望の反応経路を達成することができるであろう。したがって、１またはそれ以上の設計された触媒（例えば、物理的触媒として機能することが知られているか、あるいは機能するように明らかに製造された物理的触媒）、１またはそれ以上の分光エネルギー触媒および／または１またはそれ以上の分光触媒の組合わせは、合成的エネルギーパターン（例えば、これはこの場合において１またはそれ以上の物理的触媒および／または１またはそれ以上の分光触媒の組合わせであることができる）を生ずることができ、このエネルギーパターンは１またはそれ以上の所望の反応生成物の生成および／または所望の反応速度において所望の反応経路の追跡を促進する。これに関して、設計された触媒を種々の分光エネルギーパターンおよび／または分光パターンと組合わせるとき、１またはそれ以上の分光エネルギーパターンおよび／または１またはそれ以上の分光パターンの種々の線幅の拡大および／または縮小は起こることがある。
【０１０７】
適当な設計された触媒を計算または決定するとき、反応系のすべての成分間のエネルギー相互作用を考慮することは重要である。設計された触媒と相互作用して適用された分光エネルギーパターンを形成する、１またはそれ以上の特異的エネルギーパターン（例えば、電磁エネルギー）の特定の組合わせが存在するであろう。反応系に適用すべき電磁放射の、例えば、特定の周波数は、設計された触媒の周波数と相互作用するとき、反応系における１またはそれ以上の参加因子に対する望ましい効果を生ずることができる周波数のできるだけ多くであるべきであると同時に、反応系内に望ましくない効果を生ずる周波数のできるだけ多くを排除すべきである。
【０１０８】
ＶＩＩ．　特別の薬剤
多数の薬剤は生化学的反応において触媒として作用する。いくつかのタイプの例外が存在するが、薬物の優勢の効果は宿主生物の機能的高分子化合物とのそれらの相互作用から生ずる。このような相互作用は関係する細胞成分の機能を変更し、これにより薬剤に対する応答の特徴を示す１系列の生化学的および生理学的変化を開始する。
【０１０９】
薬剤は通常その際立った作用により、またはその作用の基礎として考慮される作用により記載される。しかしながら、このような記載は薬剤が単一作用のみを生成するという事実を不明瞭としない。モルヒネは鎮痛薬として正しく記載されるが、それはまた咳反射を抑制し、鎮静、呼吸抑制、便秘、細気管支収縮、ヒスタミンの放出、抗利尿、および種々の他の副作用を引き起こす。薬剤はその作用の完全スペクトルによってのみ適切に特性決定され、そして特異的として記載されるために十分に選択的である薬剤はわずかである。
【０１１０】
本発明の目的の１つは、所定の酵素の作用または作用機構を模倣することができる薬剤の代わりに、または薬剤を増強するために、分光エネルギー触媒（例えば、分光触媒）を導入し、これにより、薬剤に普通に関連する不必要な副作用の発生を制限することによって、生物学的系からの所望の応答を達成する、よりターゲッティングされたモードを提供することである。その上、いずれの特定の物理的触媒の薬剤を使用しても達成不可能である、ある種の反応は分光触媒を使用して達成可能である。
【０１１１】
本発明のこの面の第１態様はＤＨＥＡおよびメラトニンを包含し、この両方は老化プロセスを遅くしおよび／または逆転することに関係すると考えられる薬剤である。ＤＨＥＡおよびメラトニンについての電磁分光パターンは、家庭または作業所の中に存在する電球から放射することができる。生ずるＥＭ放射は視神経および視索を介して中枢神経系の中に直接吸収され、老化現象の発生部位、すなわち、中枢神経系および松果体−視床下部−下垂体系、において抗老化作用を生成する。
【０１１２】
本発明のこの面の第２態様は、例えば、ベッドのマットレスの中またはＨＭＧ　ＣｏＡレダクターゼを消極的に触媒化するマットレスパッドの中のコイルにより放射される、薬剤の分光パターンを使用してＬＤＬコレステロールレベルを低下させることを包含する。こうして、所望の反応生成物を生成するように設計された独特の分光パターンを使用して適当な生物学的物質をターゲッティングすることによって、望ましい効果を達成することができる。
【０１１３】
本発明のこの面の第３態様は、分光薬剤を使用して細菌、真菌、寄生生物、およびウイルスの病気を治療することを包含する。詳しくは、既知の薬剤触媒の触媒分光パターンを発生させることによって、物理的薬剤触媒に対して同様な作用を達成することができる。
【０１１４】
本発明のこの面の他の態様は、正常の気道および気管支痙攣性疾患を有する個体の両方における気管支運動の調子の制御において主要な役割を演ずる自律神経系を包含する、ぜん息の治療を提供する。自律神経系の作用は、気管支平滑筋細胞における環状アデノシン一リン酸（ＡＭＰ）および環状グアノシン一リン酸（ＧＭＰ）の貯蔵装置に対するそれらの作用を通して仲介されると考えられる。さらに、アセチルコリン、または迷走神経による刺激は、環状ＡＭＰに関してＧＭＰの量を増加させ、平滑筋の収縮およびぜん息の発作に導くと考えられる。逆に、気管支平滑筋細胞内の環状ＧＭＰに関するＡＭＰのレベルの増加は気管支筋の緩和に導き、こうしてぜん息の治療を提供する。酵素、アデニレートシクラーゼは環状ＡＭＰの生成を触媒する。したがって、アデニレートシクラーゼについての触媒分光パターンを適用する（例えば、首の回りの使い古したペンダント）ことによって、ぜん息からの軽減を達成することができるであろう。
【０１１５】
最も驚くべき物理的触媒のいくつかは、生きている生物における多数の反応を触媒化する酵素である。生きている系において進化した、すべての複雑化したプロセスのうちで、酵素触媒よりもいっそう顕著なまたはいっそう必須のものは存在しない。酵素について驚くべき事実は、酵素が生化学的反応の速度を１０６〜１０１２の範囲のファクターで増加できるばかりでなく、かつまた高度に特異的であるという事実である。ある酵素はある種の分子のみに作用するが、この系の残部は非影響のままにする。ある酵素は高度の特異性を有することが見出されたが、他の酵素は多数の反応を触媒化することができる。生物学的反応をただ１つの酵素で触媒化することができる場合、その酵素の活性の喪失または活性の減少は特異的反応を大きく阻害することができ、そして生きている生物に対する有害であることがある。この状況が起こる場合、正確な酵素または機構について触媒分光エネルギーパターンを決定し、次いで酵素を置換するために分光エネルギー触媒を提供することによって、遺伝的欠乏を増強することができる。
【０１１６】
ＶＩＩＩ．　本発明の目的
本発明を開示する上記情報のすべては、本発明の主要な面の包括的な理解を提供するであろう。しかしながら、本発明をさらに理解するために、達成すべき代表的な目的または目標のいくつかにより、本発明をここで論ずる。
【０１１７】
１．　本発明の１つの目的は、反応系に関係する参加因子の少なくとも１つを開始し、活性化し、および／またはそれに影響を与える、少なくとも１つの電磁エネルギー周波数を有する分光触媒の形態の分光エネルギーパターンを適用することによって、反応系における反応経路を制御しまたは方向づけることである。
【０１１８】
２．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、反応系における既知の物理的触媒を置換する、効率よい、選択的な、経済的プロセスを提供することである：
物理的触媒の分光パターンの少なくとも一部分（例えば、物理的触媒の分光パターンの少なくとも１つの周波数）を複製して、触媒分光パターンを形成し；そして
反応系に触媒分光パターンの少なくとも一部分を適用する。
【０１１９】
３．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、反応系における物理的触媒をそれ自体の分光パターンで増強する方法を提供することである：
物理的触媒の電磁分光パターンを決定し；そして
物理的触媒の分光パターンの少なくとも１つの周波数を少なくとも１つの電磁エネルギーエミッター源で複製して触媒分光パターンを形成し；そして
反応系において１またはそれ以上の反応生成物の生成を触媒化するために十分な強度でかつ十分な期間の間、触媒分光パターンの少なくとも１つの周波数を反応系に適用する。
【０１２０】
４．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、反応系における既知の物理的触媒を置換する、効率よい、選択的な、経済的プロセスを提供することである：
物理的触媒の分光パターンの少なくとも一部分（例えば、物理的触媒の分光パターンの少なくとも１つの周波数）を複製して、触媒分光パターンを形成し；
反応系に触媒分光パターンの少なくとも一部分を適用し；そして
前記触媒分光パターンと組合わせたとき、適用された分光エネルギーパターンを形成する、少なくとも１つの追加の分光エネルギーパターンを適用する。
【０１２１】
５．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、反応系における物理的触媒を置換する方法を提供することである：
物理的触媒の電磁分光パターンを決定し；
物理的触媒の電磁分光パターンの少なくとも１つの周波数を少なくとも１つの電磁エネルギーエミッター源で複製して触媒分光パターンを形成し；
反応系に触媒分光パターンの少なくとも１つの周波数を適用し；そして
少なくとも１つの追加の分光エネルギーパターンを適用して適用された分光エネルギーパターンを形成し、前記適用された分光エネルギーパターンは、反応系において少なくとも１つの反応生成物の生成を触媒化するために十分な強度でかつ十分な期間の間適用される。
【０１２２】
６．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、物理的触媒を増強することによって分光触媒で反応系に影響を与えおよび／またはそれを方向づける方法を提供することである：
物理的触媒の分光パターンの少なくとも一部分（例えば、物理的触媒の分光パターンの少なくとも１つの周波数）を少なくとも１つの電磁エネルギーエミッター源で複製して、触媒分光パターンを形成し；
反応系を触媒化するために十分な強度でかつ十分な期間の間、触媒分光パターンの少なくとも一部分（例えば、ほぼラジオ波周波数からほぼ紫外周波数の周波数領域を有する電磁分光パターン）を反応系にを適用し（例えば、照射し）；そして
物理的触媒を反応系の中に導入する。
【０１２３】
上記方法は、反応系に前記触媒分光パターンを適用する前、および／または間、および／または後に、物理的触媒を反応系の中に導入することによって実施することができる。
【０１２４】
７．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、物理的触媒を増強することによって分光エネルギー触媒で反応系に影響を与えおよび／またはそれを方向づける方法を提供することである：
反応系を触媒化するために十分な強度でかつ十分な期間の間、少なくとも１つの分光エネルギー触媒を適用し；
物理的触媒を反応系の中に導入する。
【０１２５】
上記方法は、反応系に分光エネルギー触媒を適用する前、および／または間、および／または後に、物理的触媒を反応系の中に導入することによって実施することができる。
【０１２６】
８．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、物理的触媒を増強することによって分光触媒および分光エネルギー触媒で反応系に影響を与えおよび／またはそれを方向づける方法を提供することである：
反応系を少なくとも部分的に触媒化するために十分な強度でかつ十分な期間の間、少なくとも１つの分光触媒を適用し；
反応系を少なくとも部分的に触媒化するために十分な強度でかつ十分な期間の間、少なくとも１つの分光エネルギー触媒を適用し；そして
物理的触媒を反応系の中に導入する。
【０１２７】
上記方法は、反応系に分光触媒および／または分光エネルギー触媒を適用する前、および／または間、および／または後に、物理的触媒を反応系の中に導入することによって実施することができる。その上、分光触媒および分光エネルギー触媒を同時に適用して適用された分光エネルギーパターンを形成することができるか、あるいはそれらは、物理的触媒を反応系の中に導入すると同時にまたはそれと異なる時間において、順次に適用することができる。
【０１２８】
９．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、物理的触媒を使用するか、あるいは使用しないで、分光触媒および分光エネルギー触媒および分光環境反応条件で反応系に影響を与えおよび／またはそれを方向づける方法を提供することである：
反応経路を触媒化するために十分な強度でかつ十分な期間の間、少なくとも１つの分光触媒を適用し；
反応経路を触媒化するために十分な強度で　つ十分な期間の間、少なくとも１つの分光エネルギー触媒を適用し；
反応経路を触媒化するために十分な強度でかつ十分な期間の間、少なくとも１つの分光環境反応条件を適用し、ここで前記少なくとも１つの分光触媒、前記少なくとも１つの分光エネルギー触媒および／または少なくとも１つおｎ分光環境反応条件を同時に適用し、それらは適用された分光エネルギーパターンを形成し；そして
物理的触媒を反応系の中に導入する。
【０１２９】
上記方法は、反応系に分光触媒および／または分光エネルギー触媒および／または分光環境反応条件の任意の１つ、または任意の組合わせを適用する前、および／または間、および／または後に、物理的触媒を反応系の中に導入することによって実施することができる。同様に、分光触媒および／または分光エネルギー触媒および／または分光環境反応条件は同時にまたは順次に提供することができる。
【０１３０】
１０．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、適用された分光エネルギーパターンおよび分光エネルギー触媒で反応系に影響を与えかつそれを方向づける方法を提供することである：
反応系を触媒化するために十分な強度でかつ十分な期間の間、少なくとも１つの適用された分光エネルギーパターンを適用し、ここで前記適用された分光エネルギーパターンは触媒分光エネルギーパターン、触媒分光パターン、分光触媒、分光エネルギー触媒、分光エネルギーパターン、分光環境反応条件および分光パターンから成る群より選択される少なくとも２つのメンバーを含んでなり；そして
少なくとも１つの分光エネルギー触媒を反応系に適用する。
【０１３１】
上記方法は、反応系に分光エネルギー触媒を適用する前、および／または間、および／または後に、適用された分光エネルギーパターンを反応系の中に導入することによって実施することができる。その上、分光エネルギー触媒および適用された分光エネルギーパターンは順次にまたは連続的に提供することができる。連続的に適用する場合、新しい適用された分光エネルギーパターンが形成される。
【０１３２】
１１．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、分光エネルギー触媒で反応系に影響を与えかつそれを方向づける方法を提供することである：
前記反応系における１またはそれ以上の出発反応物のための分光エネルギーパターンの少なくとも一部分を決定し；
前記反応系における１またはそれ以上の反応生成物のための分光エネルギーパターンの少なくとも一部分を決定し；
前記１またはそれ以上の反応物および１またはそれ以上の反応生成物の分光エネルギーパターンから追加の分光エネルギーパターン（例えば、少なくとも１つの電磁周波数）を計算して、必要な分光エネルギーパターン（例えば、分光触媒）を決定し；
必要な分光エネルギーパターンの少なくとも一部分（例えば、必要な分光触媒の少なくとも１つの電磁周波数）を発生させ；そして
反応系に前記必要な分光エネルギーパターンの少なくとも一部分（例えば、分光触媒）を適用して（例えば、電磁エネルギーで照射して）、１またはそれ以上の所望の反応生成物を生成する。
【０１３３】
１２．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、分光エネルギー触媒で反応系に影響を与えかつそれを方向づける方法を提供することである：
前記反応系における少なくとも１つの参加因子を少なくとも１つの分光エネルギー触媒でターゲッティングして、少なくとも１つのトランジエントおよび／または少なくとも１つの中間体の生成および／または刺激および／または安定化を引き起こして、１またはそれ以上の所望の反応生成物を生成する。
【０１３４】
１３．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、反応系を分光エネルギーパターンで触媒化して、少なくとも１つの反応生成物を生成する方法を提供することである：
少なくとも１つのトランジエントおよび／または少なくとも１つの中間体の生成および／または刺激および／または安定化を引き起こすために十分な時間の間かつ十分な強度で、少なくとも１つの分光エネルギーパターンを適用して、１またはそれ以上の所望の反応生成物を所望の反応速度においてを生じさせる。
【０１３５】
１４．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、分光エネルギー触媒および少なくとも１つの分光環境反応条件で反応系に影響を与えかつそれを方向づける方法を提供することである：
少なくとも１つの適用された分光エネルギー触媒を前記反応系において少なくとも１つの参加因子に適用し；そして
少なくとも１つの分光環境反応条件を前記反応系に適用して、少なくとも１つのトランジエントおよび／または少なくとも１つの中間体の生成および／または刺激および／または安定化を引き起こして１またはそれ以上の所望の反応生成物を生成させる。
【０１３６】
１５．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、反応系を分光エネルギー触媒で触媒化して少なくとも１つの反応生成物を生成させる方法を提供することである：
少なくとも１つの反応物の周波数とヘテロダインする少なくとも１つの周波数（例えば、電磁周波数）を適用して、少なくとも１つのトランジエントおよび／または少なくとも１つの中間体の生成および／または刺激および／または安定化を引き起こして１またはそれ以上の所望の反応生成物を生成させる。
【０１３７】
１６．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、反応系を少なくとも１つの分光エネルギーパターンで触媒化して少なくとも１つの反応生成物を生成させる方法を提供することである：
反応経路において必要なすべてのトランジエントおよび／または中間体を刺激する適用された分光エネルギーパターンを生じさせるために十分な数の周波数（例えば、電磁周波数）及び／又は場（例えば、電場及び／又は磁場）を適用して、１またはそれ以上の所望の反応生成物を生成させる。
【０１３８】
１７．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、反応系を分光エネルギー触媒で触媒化して少なくとも１つの反応生成物を生成させる方法を提供することである：
反応経路において前記反応系において少なくとも１つの参加因子を少なくとも１つの周波数および／または場でターゲッティングして、間接的に、少なくとも１つのトランジエントおよび／または少なくとも１つの中間体を形成し、ここで少なくとも１つのトランジエントおよび／または少なくとも１つの中間体の形成は追加の少なくとも１つのトランジエントおよび／または少なくとも１つの中間体を形成させる。
【０１３９】
１８．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、反応系を分光エネルギー触媒で触媒化して少なくとも１つの反応生成物を生成させる方法を提供することである：
前記反応系において少なくとも１つの参加因子を少なくとも１つの分光エネルギー触媒でターゲッティングして、少なくとも１つのトランジエントおよび／または少なくとも１つの中間体を間接的に形成し、ここで少なくとも１つのトランジエントおよび／または少なくとも１つの中間体の形成は追加の少なくとも１つのトランジエントおよび／または少なくとも１つの中間体を形成させる。
【０１４０】
１９．　本発明のそれ以上の目的は、下記の工程を含んでなる、反応系を所望の反応経路に沿って方向づける方法を提供することである：
直接的共鳴ターゲッティング、調和ターゲッティングおよび非調和ヘテロダインターゲッティングから成る群より選択される少なくとも１つのターゲッティングアプローチを適用する。
【０１４１】
これに関して、これらのターゲッティングアプローチは、少なくとも１つのトランジエントおよび／または少なくとも１つの中間体の生成および／または刺激および／または安定化を引き起こして１またはそれ以上の所望の反応生成物を生成させる。
【０１４２】
２０．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、反応系を触媒化する方法を提供することである：
前記反応系中の少なくとも１つの参加因子および／または少なくとも１つの成分に少なくとも１つの周波数を適用して、少なくとも１つのトランジエントおよび／または少なくとも１つの中間体の生成および／または刺激および／または安定化を引き起こして１またはそれ以上の所望の反応生成物を生成させ、ここでとして少なくとも１つの周波数は、直接的共鳴周波数、調和共鳴周波数、非調和ヘテロダイン共鳴周波数、電子周波数、振動周波数、回転周波数、回転−振動周波数、微細分割周波数、超微細分割周波数、電場分割周波数、磁場分割周波数、サイクロトロン共鳴周波数、軌道周波数および核周波数から成る群より選択される少なくとも１つの周波数を含んでなる。
【０１４３】
これに関して、適用された周波数は、前記反応系中の少なくとも１つの参加因子および／または少なくとも１つの成分と、直接的に、調和的に、または非調和ヘテロダイン技術により共鳴する、任意の望ましい周波数または周波数の組合わせを包含することができる。
【０１４４】
２１．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、所望の反応経路に沿って反応系を分光エネルギーパターンで方向づける方法を提供することである：
少なくとも１つの周波数および／または場を適用して、前記反応系において少なくとも１つの参加因子および／または少なくとも１つの成分の分光エネルギーパターン（例えば、分光パターン）を前記反応系において少なくとも１つの他の参加因子および／または少なくとも１つの他の成分の分光エネルギーパターン（例えば、分光パターン）と少なくとも部分的にオーバーラップさせて、前記少なくとも２つの参加因子および／または成分間でエネルギーを移動させる。
【０１４５】
２２．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、反応系を分光エネルギーパターンで触媒化して少なくとも１つの反応生成物を生じさせる方法を提供することである：
少なくとも１つの分光エネルギーパターンを適用して、前記反応系において少なくとも１つの参加因子および／または少なくとも１つの成分の分光エネルギーパターンを前記反応系において少なくとも１つの他の参加因子および／または少なくとも１つの他の成分の分光エネルギーパターンと少なくとも部分的にオーバーラップさせて、前記少なくとも２つの参加因子および／または成分間でエネルギーを移動させて、前記少なくとも１つの反応生成物を生じさせる。
【０１４６】
２３．　本発明のそれ以上の目的は、下記の工程を含んでなる、反応系を分光エネルギー触媒で触媒化して少なくとも１つの反応生成物を生じさせる方法を提供することである：
少なくとも１つの周波数および／または場を適用して、前記反応系において少なくとも１つの参加因子（例えば、少なくとも１つの反応物）および／または成分の分光エネルギーパターン（例えば、分光パターン）を拡大してエネルギー移動を引き起こして、前記反応系において少なくとも１つの参加因子および／または少なくとも１つの成分の変換（例えば、化学的、物理的、相的にまたは他の方法で）を生じさせる。
【０１４７】
これに関して、変換は任意の出発反応物の化学的および／または物理的または結晶的組成および／または相のいずれとも異なる化学的組成および／または異なる物理的または結晶的組成および／または相を有する反応生成物を生じさせることがある。こうして、トランジエントのみが反応物の反応生成物への変換に関係することができる。
【０１４８】
２４．　本発明のそれ以上の目的は、下記の工程を含んでなる、反応系を分光エネルギー触媒で触媒化して少なくとも１つの反応生成物を生じさせる方法を提供することである：
適用された分光エネルギーパターンを適用して、前記反応系において少なくとも１つの参加因子（例えば、少なくとも１つの反応物）および／または成分の分光エネルギーパターン（例えば、分光パターン）を拡大してエネルギー移動を引き起こして、前記反応系において少なくとも１つの参加因子および／または少なくとも１つの成分の変換（例えば、化学的、物理的、相的にまたは他の方法で）を生じさせる。
【０１４９】
これに関して、変換は任意の出発反応物の化学的および／または物理的または結晶的組成および／または相のいずれとも異なる化学的組成および／または異なる物理的または結晶的組成および／または相を有する反応生成物を生じさせることがある。こうして、トランジエントのみが反応物の反応生成物への変換に関係することができる。
【０１５０】
２５．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、少なくとも１つの分光環境反応条件を利用することによって反応を制御しおよび／または反応経路を方向づける方法を提供することである：
反応システムを形成し；そして
少なくとも１つの分光環境反応条件を適用して、所望の反応経路に沿って前記反応系を方向づける。
【０１５１】
これに関して、適用された分光環境反応条件は単独でまたは他の環境反応条件と組み合わせて使用して、所望の結果を達成することができる。さらに、追加の分光エネルギーパターンをまた前記分光環境反応条件と同時におよび／または連続的に適用することができる。
【０１５２】
２６．　本発明の他の目的は、下記の工程を含んでなる、反応系において使用すべき、触媒が以前に存在しない触媒（例えば、物理的触媒および／または分光エネルギー触媒）を設計する方法を提供することである：
所望の反応および／または所望の反応経路および／または所望の反応速度を得るために必要な分光パターンを決定し；そして
必要な分光パターンに近似する分光パターンを示す触媒（例えば、物質、および／または物質の組合わせ、および／または分光エネルギー触媒）を設計する。
【０１５３】
これに関して、設計された触媒物質は、１またはそれ以上の物質の物理的混合物および／または適当な反応、例えば、化学反応により組合わされた１またはそれ以上の物質を含んでなることができる。設計された物質は、反応系にまた適用することができる１またはそれ以上の分光エネルギーパターンにより、機能的に増強することができる。その上、異なる分光エネルギーパターンの適用は、設計された物質を異なる方法で挙動させることができ、例えば、第１反応経路を第１分光エネルギーパターンの適用により促進し、そして第２反応経路を第２分光エネルギーパターンの適用により促進することができる。同様に、１またはそれ以上の環境反応条件の変化は同様な効果を有する。
【０１５４】
さらに、この設計された物質はすべてのタイプの反応において適用され、このような反応は化学的（有機および無機）、生物学的、物理的、およびその他を包含するが、これらに限定されない。
【０１５５】
操作のいかなる特定の理論または説明にも拘束されたくないが、周波数が合致する場合、エネルギーは移動すると考えられる。エネルギー移動は、２つの実在物のエネルギーの共有および／または、例えば、１つの実在物から他の実在物へのエネルギーの移動であることができる。両方の実在物は、例えば、物質であるか、あるいは一方の実在物は物質でありかつ他方はエネルギーであることができる（例えば、エネルギーは分光エネルギーパターン、例えば、電磁周波数、および／または電場および／または磁場であることができる）。
【０１５６】
好ましい態様の詳細な説明
一般に、加熱しかつ温度を増加することによって、熱エネルギーを使用して化学反応を推進させる。加熱は化学的反応物の動力学的（運動）エネルギーを増加させる。より多い運動エネルギーを有する反応物はより速く、より遠くに動き、化学反応にいっそうよく参加するようである。同様に、機械的エネルギーは、化学物質を撹拌しかつ動かすことによって、化学物質の運動エネルギーを増加し、こうして化学物質の反応性を増加させる。機械的エネルギーの添加は、運動エネルギーを増加することによって、しばしば温度を高くする。
【０１５７】
音響エネルギーは規則正しい機械的波として化学反応に加えられる。音響エネルギーは、その機械的特質のために、化学的反応物の運動エネルギーを増加し、また、温度を上昇させる。電磁（ＥＭ）エネルギーは、電場および磁場の波から成る。また、ＥＭエネルギーは反応系における運動エネルギーおよび熱を増加させることができる。それはある反応における電子軌道または振動運動を活発化することができる。
【０１５８】
音響エネルギーおよび電磁エネルギーの両方は波から成る。ある期間における波数は計数可能である。波はしばしば、第１ａ図におけるように、描かれる。通常、時間は水平Ｘ軸に配置される。垂直Ｙ軸は波の強さまたは強度を示す。また、これは振幅と呼ばれる。弱い波は弱い強度を有し、低い振幅を有するであろう（第２ａ図参照）。強い波は高い振幅を有するであろう（第２ｂ図参照）。伝統的に、波数／秒を計数して、周波数を得る。
【０１５９】
周波数　＝　波数／時間　＝　波数／秒　＝　Ｈｚ
「波数／秒」についての他の名称は「ヘルツ」（略号「Ｈｚ」）である。ある時間における異なる波数を示すことによって、周波数は波線図上に描かれる（２Ｈｚおよび３Ｈｚの周波数を有する波を示す第３ａ図参照）。また、それはＸ軸上に、時間よりむしろ、周波数それ自体を配置することによって描かれる（異なるようにプロットされた同一２Ｈｚおよび３Ｈｚの波を示す第３ｂ図参照）。
【０１６０】
エネルギーの波および周波数はいくつかの興味ある性質を有し、そしていくつかの興味ある方法で相互作用させることができる。波のエネルギーが相互作用する方法は、主として周波数に依存する。例えば、各々が同一の振幅を有するが、一方が４００Ｈｚの周波数を有し、他方が１００Ｈｚの周波数を有する、エネルギーの２つの波を相互作用させるとき、波はそれらの周波数を合算し、５００Ｈｚの新しい周波数（すなわち、「和」の周波数）を生成する。波の周波数はまた引き算をされて３００Ｈｚの周波数（すなわち、「差」の周波数）を生成する。すべての波のエネルギーは典型的にはこの方法で合算され、引き算をされ、このような合算および引き算はヘテロダイングと呼ばれる。ヘテロダイングの共通の結果は音楽における調和として最も知られている。
【０１６１】
ヘテロダイングにより生成される調和に対して、数学的、ならびに音楽的基礎が存在する。例えば、ヘテロダインド周波数の連続的進行が考えられる。前述したように、４００Ｈｚおよび１００Ｈｚで開始して、和周波数は５００Ｈｚであり、そして差周波数は３００Ｈｚである。これらの周波数がさらにヘテロダイン（加算および減算）される場合、８００（すなわち、５００＋３００）および２００（すなわち、５００−３００）の周波数が得られる。８００および２００のそれ以上のヘテロダイングは、第４図に示すように、１，０００および６００Ｈｚを生ずる。
【０１６２】
数学的パターンが出現し始めている。和および差の両方の欄は、ヘテロダインの各組と二重になる数の交互する系列を含有する。和の欄において、４００Ｈｚ、８００Ｈｚ、および１，６００Ｈｚは、５００Ｈｚ、１０００Ｈｚ、および２０００Ｈｚと交互する。同一種類のダブリング現象が異なる欄において起こる。
【０１６３】
周波数のヘテロダイングは、波形のエネルギーが相互作用するときではいつでも起こる自然のプロセスである。ヘテロダイングは、数学的に誘導される増加数のパターンを生ずる。数のパターンはもとの周波数の整数の倍数である。これらの倍数は調和と呼ばれる。例えば、８００Ｈｚおよび１６００Ｈｚは４００Ｈｚの調和である。音楽の欄において、８００Ｈｚは４００Ｈｚよりも１オクターブ高く、そして１６００Ｈｚは２オクターブ高い。すべての波形のエネルギーにおいて、こうしてすべての自然において起こる調和についての数学的基礎を理解することは重要である。
【０１６４】
周波数の数学は非常に重要である。周波数のヘテロダインは視的パターンを数学的に増加させる（第５図参照）。数学は第５図のこれらの視的パターンについてのある名称を有する。これらのパターンはフラクタルと呼ばれる。フラクタルは、１系列の自己類似パターンまたは数を生成する数学的関数として定義される。フラクタルパターンは自然においてどこでも見出されるので、歴史的に大きい関心を高めた。フラクタルは、すべてが下は微生物に至る道である、大きい広がりの海岸線にパターン化において見出すことができる。フラクタルは組織化された昆虫の挙動および流体の挙動において見出される。フラクタルにより生成された視的パターンは非常に顕著であり、認識可能である。典型的なフラクタルパターンを第６図に示す。
【０１６５】
ヘテロダインは数学的関数であり、数学的方程式により支配され、ちょうどフラクタルに類似する。また、ヘテロダインは、フラクタルのように、数の自己類似パターンを生成する。グラフ化した場合、ヘテロダイン系列はフラクタルの特徴を示す同一の知られた視的形状および形態を生成する。第５図におけるヘテロダイン系列を第６図におけるフラクタル系列と比較することは、興味深いことである。
【０１６６】
ヘテロダインはフラクタルである；結論は必然的である。ヘテロダインおよびフラクタルの両方は、１系列の自己類似パターンまたは数を生成する数学的関数である。波のエネルギーはヘテロダインパターンで相互作用する。こうして、すべての波のエネルギーはフラクタルパターンとして相互作用する。いったん相互作用するエネルギーの基本的プロセスがそれ自体フラクタルプロセスであることがことが理解されると、自然における非常に多数の創作物および系がフラクタルパターンを示す理由を理解することは容易となる。自然のフラクタルプロセスおよびパターンは基本的または基礎的準位で確立される。
【０１６７】
したがって、エネルギーはヘテロダイングにより相互作用するので、物質もまたヘテロダイングにより相互作用することができる。すべての物質は、大きいまたは小さい形態であるかどうかにかかわらず、自然の振動周波数と呼ばれるものを有する。物体の自然の振動周波数（「ＮＯＦ」）は、いったん運動に設定されたとき、物体が振動することを好む周波数である。物体のＮＯＦは、大きさ、形状、寸法、および組成を包含する、多数の因子に関係する。物体がより小さいほど、それが前後に振動するときカバーしなくてはならない距離はより小さくなる。距離がより小さいほど、物体はより速く振動し、そのＮＯＦはより高くなる。
【０１６８】
例えば、金属原子から構成された針金を考える。針金は自然の振動周波数を有する。また、個々の金属原子は独特の自然の振動周波数を有する。原子のＮＯＦおよび針金のＮＯＦは、ちょうど波のエネルギーがヘテロダインするように、加算および減算によりヘテロダインする。
【０１６９】
ＮＯＦａｔｏｍ　＋　ＮＯＦｗｉｒｅ　＝　和周波数ａｔｏｍ＋ｗｉｒｅ
ＮＯＦａｔｏｍ　−　ＮＯＦｗｉｒｅ　＝　差周波数ａｔｏｍ−ｗｉｒｅ
針金を差周波数ａｔｏｍ−ｗｉｒｅで刺激する場合、差周波数はＮＯＦｗｉｒｅとヘテロダイン（加算）してＮＯＦａｔｏｍ（原子の自然の振動周波数）を生成し、原子はエネルギーを吸収し、これによりより高いエネルギー準位に刺激されるようになる。ＣｉｒａｃおよびＺｏｅｌｌｅｒは１９９５年にこの現象を報告し、そしてレーザーを使用して差周波数を発生させた。
【０１７０】
差周波数ａｔｏｍ−ｗｉｒｅ　＋　ＮＯＦｗｉｒｅ　＝　ＮＯＦａｔｏｍ
物質は、波のエネルギーが他の波のエネルギーとヘテロダインする方法に類似する方法で、物質とヘテロダインする。これが意味するように、物質はその種々の状態でフラクタルプロセスにおいてまた相互作用する。フラクタルプロセスによるこの物質の相互作用は、自然における非常に多数の創作物および系がフラクタルプロセスおよびパターンを示す理由の説明を助ける。物質、ならびにエネルギーは、ヘテロダインの数学的方程式により相互作用して、調和およびフラクタルパターンを生成する。それはフラクタルがわれわれの回りのどこにでも存在する理由である。
【０１７１】
こうして、エネルギーはエネルギーとヘテロダインし、そして物質は物質とヘテロダインする。しかしながら、物質がエネルギーとヘテロダインできる（そして逆もまた同じ）ことは、多分なおいっそう重要である。前述の金属針金において、ＣｉｒａｃおよびＺｏｅｌｌｅｒによる実験において差周波数ａｔｏｍ−ｗｉｒｅは、差周波数ｗｉｒｅに等しい周波数において電磁波のエネルギーを使用するレーザーにより提供された。針金中の物質は、その自然の振動周波数を介して、レーザーの電磁波のエネルギー周波数とヘテロダインして、物質の個々の原子の周波数を生成した。これが示すように、エネルギーおよび物質は事実互いにヘテロダインする。
【０１７２】
一般に、エネルギーが物質と直面するとき、３つの可能性のうちの１つが発生する。エネルギーは物質からはね返り（すなわち、反射したエネルギー）、物質を通過する（すなわち、透過したエネルギー）か、あるいは物質と相互作用しおよび／または物質と結合する（例えば、吸収されるか、あるいは物質とヘテロダインする）。エネルギーが物質とヘテロダインする場合、エネルギーおよび／または物質の新しい周波数は和および差の数学的プロセスにより生成されるであろう。こうして生成した周波数が物質のＮＯＦと合致する場合、エネルギーは、少なくとも部分的に、吸収され、そして物質は、例えば、より高いエネルギー準位に刺激されるであろう（すなわち、それはより多いエネルギーを有する）。これらの３つの可能性のどれが起こるかを決定するきわめて重要な因子は、物質の周波数に比較してエネルギーの周波数である。周波数が合致しない場合、エネルギーは反射するか、あるいは透過したエネルギーとして通過するであろう。エネルギーおよび物質の周波数が直接的に合致する（例えば、いっそう詳細に後述するように、互いに密接する）か、あるいは間接的に合致する（例えば、ヘテロダインする）場合、エネルギーは物質と相互作用しおよび／または結合することができる。
【０１７３】
周波数の合致を記載するためにしばしば使用される他の用語は共鳴である。本発明において、共鳴という用語の使用は典型的には物質および／またはエネルギーの周波数が合致することを意味する。例えば、エネルギーの周波数および物質の周波数が合致する場合、エネルギーおよび物質は共鳴し、そしてエネルギーが物質と結合することができる。共鳴、または周波数の合致は、単に、エネルギーと物質との干渉性移動および組合わせを可能とするヘテロダイングの１面である。
【０１７４】
針金および原子を使用して上の例において、原子のＮＯＦに正確に合致するレーザー周波数で原子を刺激することによって、原子を使用して共鳴はつくることができた。この場合において、原子はそれ自体の共鳴周波数で活発化され、そしてエネルギーは原子に直接的に移動するであろう。選択的に、実際の針金／レーザーの実験において実行されたように、また、異なる周波数間で自然に起こるヘテロダイングを使用することによって、原子を使用する共鳴がつくることができた。こうして、加算的（または減算的）ヘテロダインド周波数として、針金の共鳴周波数（ＮＯＦｗｉｒｅ）とレーザーの適用された周波数との間で、原子の共鳴（ＮＯＦａｔｏｍ）を間接的に生成することができる。直接的共鳴、またはヘテロダインド周波数の合致による間接的共鳴は共鳴を生成し、こうして物質およびエネルギーを組合わせる。周波数が合致するとき、エネルギーは移動する。
【０１７５】
ヘテロダイングは間接的共鳴を生成する。また、ヘテロダイングは調和（すなわち、共鳴（ＮＯＦ）周波数の整数の倍数である周波数）を生成する。例えば、音楽の音符「Ａ」はほぼ４４０Ｈｚである。その周波数を約８８０Ｈｚに２倍にする場合、音符「Ａ」は１オクターブ高く聞こえる。この第１オクターブは第１調和と呼ばれる。この音符または周波数を再び８８０Ｈｚから１，７６０Ｈｚに２倍にする（すなわち、もとの音符の周波数を４倍にする）と、もとの音符よりも２オクターブ高い、他の「Ａ」が生ずる。これは第３調和と呼ばれる。周波数が２倍にされる毎に、他のオクターブが達成されるので、これらは共鳴周波数の偶数整数の倍数である。
【０１７６】
第１および第３調和の間の第２調和が存在し、これはもとの音符の３倍である。音楽的に、これは第１および第３調和のように１オクターブではない。それは１オクターブおよび第５度であり、もとの「Ａ」よりも第２「Ｅ」に等しい。奇数整数の倍数のすべてを、オクターブよりむしろ、第５度である。調和は単に基本的自然の振動周波数の倍数であるので、調和はＮＯＦまたは共鳴周波数を間接的に刺激する。こうして８８０Ｈｚの高い「Ａ」をピアノで弾くことによって、調和現象のために４４０Ｈｚの中央の「Ａ」線もまた振動し始めるであろう。
【０１７７】
化学反応における物質およびエネルギーは、楽器と同じ方法で、共鳴周波数の調和に対して応答する。こうして、原子の共鳴周波数（ＮＯＦａｔｏｍ）は、１またはそれ以上のその調和周波数を使用する、間接的に刺激可能である。なぜなら、調和周波数は原子それ自体の共鳴周波数（ＮＯＦａｔｏｍ）とヘテロダインするからである。例えば、上の針金／原子の例において、レーザーを８００ＴＨｚに同調させかつ原子が４００ＴＨｚにおいて共鳴する場合、２つの周波数のヘテロダイングが生ずる：
８００ＴＨｚ　−　４００ＴＨｚ　＝　４００ＴＨｚ
８００ＴＨｚ（原子の第１調和）は原子の共鳴周波数とヘテロダインして、原子自身の共鳴周波数を生成する。こうして第１調和は原子のＮＯＦと間接的に共鳴し、そして第１世代のヘテロダインとして原子の共鳴周波数を刺激する。
【０１７８】
もちろん、２つの周波数はまた他の方向にヘテロダインし、下記を生成するであろう：
８００ＴＨｚ　＋　４００ＴＨｚ　＝　１，２００ＴＨｚ
１，２００ＴＨｚは原子の共鳴周波数ではない。こうして、レーザーのエネルギーの一部分はヘテロダインして原子の共鳴周波数を生成するであろう。レーザーのエネルギーの他の部分は、原子の共鳴周波数をそれ自体刺激しない、異なる周波数に対してヘテロダインする。なぜなら、特定の強さの調和周波数による物体の刺激は、典型的には、同一の特定の強さにおけるそれ自身の共鳴（ＮＯＦ）周波数より小さいからである。
【０１７９】
調和エネルギーの半分は浪費されるように思われるが、それは必ずしも当てはまらない。再び４００ＴＨｚにおいて振動する典型的な原子に関すると、８００ＴＨｚで振動する電磁エネルギーに対する原子の暴露は、次のように減算および加算する周波数を生ずるであろう：
８００ＴＨｚ　−　４００ＴＨｚ　＝　４００ＴＨｚ
および
８００ＴＨｚ　＋　４００ＴＨｚ　＝　１，２００ＴＨｚ
１，２００ＴＨｚヘテロダインは、そのエネルギーの約５０％が浪費されるように思われ、他のヘテロダイン、例えば、８００ＴＨｚとまたヘテロダインするであろう。こうして、
１，２００ＴＨｚ　−　８００ＴＨｚ　＝　４００ＴＨｚ
また、１，２００ＴＨｚは４００ＴＨｚとヘテロダインするであろう：
１，２００ＴＨｚ　−　４００ＴＨｚ　＝　８００ＴＨｚ
こうして８００ＴＨｚを生成し、そして８００ＴＨｚは４００ＴＨｚとヘテロダインするであろう：
８００ＴＨｚ　−　４００ＴＨｚ　＝　４００ＴＨｚ
こうして４００ＴＨｚを再び生成する。浪費されたと思われるエネルギーのヘテロダインの他の世代を考慮するとき、第１調和周波数により移動されるエネルギー量は以前に示唆された５０％のエネルギー移動より非常に大きい。直接的共鳴と比較したとき、このアプローチにより移動されるエネルギーは少ないが、このエネルギー移動は所望の効果を生成するために十分である（第１４図参照）。
【０１８０】
前述したように、触媒および結合の形成に関するオストワルドの理論はその世紀の展開からの化学の反応速度論に基づいた。しかしながら、化学反応は物質の相互作用であり、物質は周波数の共鳴およびヘテロダイングを通して他の物質と相互作用し、そしてエネルギーは共鳴およびヘテロダイングの同様なプロセスを通して物質とまさしく容易に相互作用することができるここでことを理解すべきである。分光分析（本明細書のどこかにおいていっそう詳述される）の出現により、物質はそれが振動する周波数と同一または実質的に同一の周波数において、例えば、電磁エネルギーを生成することが明らかである。エネルギーおよび物質は、それらの周波数が合致するかぎり、動きまわり、他のエネルギーまたは物質と結合することができる。なぜなら、周波数が合致するとき、エネルギーは移動するからである。多数の面において、哲学的かつ数学的に、物質およびエネルギーの両方は周波数に対応するものとして、基本的に構成されることができる。したがって、化学反応はエネルギーにより推進される物質の組換えであるので、化学反応は実際にちょうど周波数だけ推進される。
【０１８１】
典型的な化学反応の分析は、本明細書に開示する正常のプロセスを理解するとき助けとなるであろう。検査する代表的な反応は、白金により触媒化される、水素および酸素の気体からの水の生成である。白金はしばらくすぐれた水素触媒であることが知られていたが、この理由は十分に理解されてきていない。
【０１８２】
2004508921.tif 000004
この反応は、水素およびヒドロキシ中間体の発生および安定化に依存して、連鎖反応であることが提案されている。提案された反応連鎖は次の通りである：
2004508921.tif 000005
水素およびヒドロキシ中間体の発生は、この反応連鎖に対してきわめて重要であると考えられる。通常の環境下に、水素および酸素を不定量の時間の間一緒に混合することができ、そしてそれらは水を生成しない。時々水素分子が分割するときではいつでも、水素原子は酸素分子と結合して水を生成するために適切なエネルギーをもたない。水素原子は単に再び結合して水素分子を形成するので、水素原子の寿命は非常に短い。白金がこの反応を触媒化する正確なプロセスは先行技術にとって謎である。
【０１８３】
本発明は、中間体を発生するばかりでなく、かつまた中間体が、例えば、反応系中の他の成分と反応するために十分なエネルギーを有するように、活発化および／または安定化する（すなわち、中間体を長時間の間維持する）ことがきわめて重要であるという、今回提供される理解が、この反応を触媒化する重要な段階であることを教示する。白金の場合において、中間体は反応物と反応して生成物およびより多くの中間体を生成する（すなわち、水素中間体を発生し、活発化しかつ安定化することによって、水素中間体は、水素分子に戻るの代わりに、分子状酸素反応物と反応し、水およびヒドロキシ中間体を生成するために十分なエネルギーを有する）。その上、ヒドロキシ中間体を活発化しかつ安定化することによって、ヒドロキシ中間体はより多くの反応物水素分子と反応することができ、そして再び水およびより多くの中間体がこの連鎖反応から生ずる。こうして、中間体の発生、活発化および／または安定化は、この反応経路に影響を及ぼす。これに関する平行化特質は望ましいであろう（例えば、特質は中間体のエネルギー準位を増加させることによって平行化することができる）。詳しくは、望ましくは、中間体と共鳴する少なくとも１つの適当な電磁周波数を適用し、これにより中間体をより高いエネルギー準位に刺激することによって、中間体を活発化および／または安定化することができる。興味深いことには、それは白金が実行することである（例えば、種々の白金周波数は水の生成のために反応経路上で中間体と共鳴する）。その上、反応中間体を活発化しかつ安定化するプロセスにおいて、白金はより多くの中間体の発生を促進し、これにより反応連鎖を連続させ、こうして反応を触媒化する。
【０１８４】
触媒として、白金は周波数が互いに相互作用する多数の方法を利用する。詳しくは、周波数は互いに相互作用しかつ共鳴する：１）直接的に、周波数を合致することによって；または２）間接的に、調和またはヘテロダインを通して周波数を合致することによって。換言すると、中間体の自然の振動周波数と直接的に合致し、かつ、例えば、中間体とのヘテロダイング調和により、それらの周波数が間接的に合致する周波数において、白金は振動する。
【０１８５】
さらに、前述した反応の特定の中間体に加えて、この反応において、すべての反応と同様に、種々のトランジエントまたは一時的状態がまた存在することを理解すべきである。ある場合において、トランジエントまたは一時的状態は同様な化学種間の異なる結合角のみを含むことができるか、あるいは他の場合においてトランジエントは完全に異なる化学物質を全体的に含むことができる。いずれの場合においても、多数の一時的状態は反応物および反応生成物の任意の特定の組合わせ間に存在することを理解すべきである。
【０１８６】
すべての方法のトランジエント、ならびに中間体を発生し、活発化しおよび／または安定化することによって、物理的触媒は効果を生成することをここで理解すべきである。これに関して、第８ａ図は単一の反応物および単一の生成物を示す。点「Ａ」は反応物に対応し、そして点「Ｂ」は反応生成物に対応する。点「Ｃ」は活性化された複合物に対応する。トランジエントは反応物「Ａ」と生成物「Ｂ」との間の曲線上のすべての点に対応し、そしてまた活性化された複合物「Ｃ」を含むことができる。
【０１８７】
少なくとも１つの中間体の生成を含む、いっそう複雑な反応において、反応プロファイルは多少異なるように見える。これに関して、第８ｂ図を参照すると、この図面は反応物「Ａ」、生成物「Ｂ」、活性化された複合物「Ｃ’およびＣ”」、および中間体「Ｄ」を示す。この特定の例において、中間体「Ｄ」は反応のエネルギー反応のプロファイルにおいて最小として存在するが、それは活性化された複合物Ｃ’およびＣ”により取り囲まれている。しかしながら、再び、この特定の反応において、トランジエントは反応物「Ａ」と反応生成物「Ｂ」との間のなにかに対応し、この特定の例において、このなにかは２つの活性化された複合物「Ｃ’」および「Ｃ”」、ならびに中間体「Ｄ」を含む。水素および酸素が結合して水を生成する特定の例において、反応プロファイルは第８ｃ図にいっそう密接する。この特定の反応プロファイルにおいて、「Ｄ’」および「Ｄ”」は一般に水素原子およびヒドロキシ分子の中間体に対応することができる。
【０１８８】
ここで、水を生成する反応を特に参照すると、両方の中間体は周波数を直接的に合致させることによって中間体において白金が共鳴を生成する方法のすぐれた例である。ヒドロキシ中間体は９７５ＴＨｚおよび１，０６０ＴＨｚの周波数において強く振動する。白金もまた９７５ＴＨｚおよび１，０６０ＴＨｚにおいて振動する。ヒドロキシ中間体の周波数を直接的に合致させることによって、白金はヒドロキシ中間体において共鳴を引き起こし、化学反応を起こさせるために十分に長くヒドロキシ中間体を活発化し、刺激しおよび／または安定化することができる。同様に、白金はまたヒドロキシ中間体の周波数を直接的に合致させる。白金はその電子スペクトルにおいて約２４の水素の周波数のうちの約１０と共鳴する（第６９図参照）。詳しくは、第６９図は表を横切って水平に列挙された水素の周波数および表上に垂直に列挙された白金の周波数を示す。こうして、前述の反応において中間体と直接的に共鳴することによって、白金は中間体の発生、活発化、刺激、および／または安定化を促進し、これにより所望の反応を触媒化する。
【０１８９】
水素との白金の相互作用は、また、ヘテロダイングによる周波数の合致のすぐれた例である。多数の白金周波数は水素原子の中間体との調和として間接的に共鳴する（例えば、調和ヘテロダイン）ことは、本明細書に開示されており、第６９図に明瞭に示されておいる。詳しくは、白金の５６の周波数（すなわち、すべてのその周波数の３３％）は１９の水素周波数（すなわち、その２４の周波数の８０％）の調和である。１４の白金周波数は７つの水素周波数の第１調和（２×）である。そして、１２の白金周波数は４つの水素周波数の第３調和（４×）である。こうして、白金の存在は水素原子における多量の間接的調和共鳴、ならびに有意な直接的共鳴を引き起こす。
【０１９０】
個々の水素周波数に対するそれ以上の集中はなおより多くの情報を与える。第９図〜第１０図は、同一の情報をエネルギー準位の線図を作るために使用した同一の情報をその代わりに実際の周波数および中間体としてプロットしたとき、水素はどのように見えるかについての異なる絵画的図面を示す。詳しくは、Ｘ軸は放射され、水素により吸収された周波数を示すが、Ｙ軸は各周波数についての相対強度を示す。周波数はテトラヘルツ（ＴＨｚ、１０１２Ｈｚ）でプロットされており、そして最も近いＴＨｚに丸められている。強度は１：１，０００の相対目盛りでプロットされている。水素原子が生成する最高強度の周波数は２，４６６ＴＨｚである。これは第９ａ図において最も右に対する曲線のピークＩである。この曲線Ｉは第１曲線と称する。この曲線Ｉは、下方にかつ右に１，０００の相対強度における２，４６６ＴＨｚからわずかに約１５の相対強度における３，２３７ＴＨｚに運動する。
【０１９１】
第９ａ図における第２曲線、曲線ＩＩは、約３００の相対強度をもつ４５６Ｈｚから出発し、下方にかつ右に運動する。それは５の相対強度をもつ７８１ＴＨｚにおいて終わる。水素におけるすべての曲線は同一の右への下方運動を有する。第９図において右から左へに進行して、曲線はＩ〜Ｖの番号を付される；高い周波数から低い周波数にかつ高い強度から低い強度に進行する。
【０１９２】
第１０図に示す水素周波数のチャートは、エネルギー準位の線図よりも非常に簡単であるように見える。こうして、周波数が第９図に示す異なる曲線に構成される方法を可視化することは容易である。事実、リードベリが記載する系列の各々について１つの曲線が存在する。曲線「Ｉ」は、量子力学が第１エネルギー準位と呼ぶものに由来する、ライマン系列における周波数を含有する。右からの第２曲線、曲線ＩＩは、第２エネルギー準位に等しい、およびその他。
【０１９３】
第９図の水素周波数のチャート中の曲線は、和および差から構成されている（すなわち、それらはヘテロダインされている）。例えば、一番左における最小の曲線、曲線「Ｖ」は、２つの周波数、例えば、４０ＴＨｚおよび６４ＴＨｚを有し、それぞれ、６および４の相対強度をもつ（また、第１０図参照）。次の曲線、ＩＶ、は７４ＴＨｚにおいて開始し、１１４ＴＨｚに進行し、１３８ＴＨｚにおいて終わる。合計のヘテロダイン計算は従って下記の如くである。
【０１９４】
４０　＋　７４　＝　１１４
６４　＋　７４　＝　１３８
曲線ＩＶにおける周波数は、曲線Ｖにおける周波数＋曲線ＩＶにおけるピーク強度の周波数の和である。
【０１９５】
選択的に、曲線ＩＶにおける周波数−曲線Ｖにおける周波数は曲線ＩＶのピークを生ずる：
１１４　−　４０　＝　７４
１３８　−　６４　＝　７４
これはちょうど曲線ＩＶおよびＶにおける和または差の同時発生する組ではない。水素におけるすべての曲線は任意の１つの曲線において各周波数を加算した結果であり、次の曲線において最高強度の周波数が存在する。
【０１９６】
これらの水素周波数は原子それ自体において、かつそれが照射する電磁エネルギーにおいて見出される。この原子の周波数およびそのエネルギーは、規則的な方式で加算および減算される。これはヘテロダイングである。こうして、物質およびエネルギーは互換的にヘテロダインばかりでなく、かつまた物質はそれ自体内でそれ自体のエネルギーをヘテロダインする。
【０１９７】
その上、各曲線における最高強度はヘテロダインのヘテロダインである。例えば、第９図の曲線Ｉにおけるピーク周波数は２，４６６ＴＨｚであり、これは６１６ＴＨｚの第３調和である；
４　×　６１６ＴＨｚ　＝　２，４６６ＴＨｚ
こうして、２，４６６ＴＨｚは６１６ＴＨｚの第３調和である（思起すると、ヘテロダインド調和について、結果は出発周波数の偶数倍数である、すなわち、第１調和２×について、もとの周波数および第３調和は４×もとの周波数である。周波数×４はヘテロダイングプロセスの自然の結果である）。こうして、２，４６６ＴＨｚは第４世代のヘテロダイン、すなわち、６１６ＴＨｚの第３調和である。
【０１９８】
第９図の曲線ＩＩのピーク、４５６ＴＨｚに対応する周波数は、曲線ＩＶにおける１１４ＴＨｚの第３調和である。曲線ＩＩＩのピークは、１６０ＴＨｚの周波数に対応し、曲線Ｖにおける４０ＴＨｚの第３調和である。第９図に示す曲線のピークは曲線間のヘテロダインであるばかりでなく、かつまたそれら自体ヘテロダインである個々の周波数の調和である。全水素スペクトルは、周波数および調和の近親的にヘテロダインした組であることが見出された。
【０１９９】
理論的に、このヘテロダインプロセスは永久に進行させることができるであろう。例えば、４０が曲線のピークである場合、それはそのピークがより低い数の４倍であることを意味し、そして、また、前の曲線のピークが２４（６４−４０＝２４）であることを意味する。この方法を逆方向にかつ下方に数学的に外挿して、より低い周波数を誘導することができる。左への連続的曲線のピークは２４．２３８２、１５．７３２、および１０．７８６ＴＨｚであり、すべてはヘテロダインプロセスから発生する。これらの周波数は、それぞれ、エネルギー準位６、７および８についてのリードベリ式と完全に一致する。歴史的に先行技術において、これらのより低い周波数およびそれらのヘテロダイングは注目されてきていない。
【０２００】
本発明は、ヘテロダインド周波数曲線が水素の振動およびエネルギーを増幅することを教示する。曲線ＩＶまたはＶ上の低い強度の周波数は、それがヘテロダインして曲線Ｉとなる時間までに、非常に高い強度を有する。多数の面において、水素原子はちょうど１つの大きいエネルギーの増幅系である。低い周波数から高い周波数に（すなわち、第９図において曲線Ｖから曲線Ｉに）動くと、強度は劇的に増加する。１，０００の強度において２，４６６ＴＨｚで水素を刺激することによって、１，０００の強度において２，４６６ＴＨｚが生ずるであろう。しかしながら、水素を１，０００の強度において４０ＴＨｚで刺激すると、それが第９図の曲線Ｉに増幅し戻される時間までに、結果は１６７，０００の強度において２，４６６ＴＨｚであろう。このヘテロダイングは直接的関係を白金に対して、そして白金が水素と相互作用する方法に対して有することが見出される。それはすべてエネルギー増幅系である水素とともに実行されなくてはならない。なぜなら、より低い周波数はより高いエネルギー準位として感知されるからである。このプロセスを理解することによって、低い強度の低い周波数は急激に潜在的に非常に有意となる。
【０２０１】
白金は水素周波数の、すべてでないにしても、大部分と共鳴し、１つの顕著な例外、第９図の周波数チャートにおいて一番右の最高強度曲線（すなわち、曲線Ｉ）はエネルギー準位１を表し、そして２，４６６ＴＨｚで開始する。白金は水素原子の基底状態の遷移と有意に共鳴しないように見える。しかしながら、それはより低い周波数の多重上エネルギー準位と事実共鳴する。
【０２０２】
この情報を使用して、１つの継続している謎を解くことができる。レーザーが開発されて以来、以前の化学者はレーザーを使用して反応を触媒化するいくつかの方法を利用しなくてはならないと考えた。標準的アプローチは原子の単一の最高強度の周波数（例えば、水素の２，４６６ＴＨｚ）を使用することを含んだ。なぜなら、最高強度の周波数が最高の反応性を生ずるであろうことが明らかに信じられていたからである。このアプローチはエネルギー準位の線図のみを考慮して採用された。したがって、先行技術のレーザーは典型的には基底状態の遷移の周波数に同調される。先行技術におけるこのレーザーの使用は、化学反応の触媒化における成功は最小であった。今回、このアプローチが不成功に終わった理由が理解される。白金、すなわち、非常に必須の水素触媒は、水素の基底状態の遷移と共鳴しない。それは上エネルギー準位の周波数、事実、多重上エネルギー準位の周波数と共鳴する。いかなる特定の理論または説明にも拘束されたくないが、これは多分白金がこのようなすぐれた水素触媒である理由である。
【０２０３】
アインシュタインは、基底エネルギー準位（Ｅ１）における原子が励起されたエネルギー準位（Ｅ２）に対して共鳴するとき、その世紀の展開においてレーザーに関する統計学を本質的に解いた。基底状態における原子数を「Ｎ１」とし、励起された原子の数を「Ｎ２」とし、合計を「Ｎｔｏｔａｌ」とする。原子が占有することができる２つのみの可能な状態が存在するので：
Ｎｔｏｔａｌ　＝　Ｎ１　＋　Ｎ２
すべての数学が実行された後、展開する関係は次の通りである：
Ｎ２／Ｎｔｏｔａｌ　＝　Ｎ２／（Ｎ１　＋　Ｎ２）　＜　１／２
２つの準位の系において、より高いエネルギー準位Ｅ２において原子の５０％より多くは同時に決して存在しないことが予測される。
【０２０４】
しかしながら、同一グループの原子は３またはそれ以上のエネルギー準位（すなわち、多準位系）において活発化される場合、原子の５０％より多くを第１準位より上に活発化させることが可能である。基底および活発化された準位を、それぞれ、Ｅｉ、Ｅ２、およびＥ３とし、そしてある種の環境下の原子数をＮｔｏｔａｌ、Ｎ１、Ｎ２、およびＮ３とすることによって、上昇したエネルギー準位（Ｎ３）における原子数はより低いエネルギー準位（Ｎ２）における原子数より多くすることができる。これが起こるとき、それは「反転分布」と呼ばれる。反転分布は、より多くの原子がより低いエネルギー準位におけるよりもより高いエネルギー準位で存在することを意味する。
【０２０５】
レーザーにおける反転分布は重要である。反転分布は光エネルギーの増幅を引き起こす。例えば、２準位系において、中の１つのフォトンは外の１つのフォトンを生ずる。３またはそれ以上のエネルギー準位および反転分布を有する系において、中の１つのフォトンは５、１０、または１５の外のフォトンを生ずることがある（第１１図参照）。外のフォトンの量は準位の数およびちょうど各準位がどのように励起された状態になるかに依存する。すべてのレーザーは、原子の間で多準位活発化系をつくることによって、原子のグループにおいて反転分布を生成するという簡単な概念に基づく。レーザーは電磁波エネルギー（すなわち、光）を単に増幅する装置である。レーザーは実際にＬｉｇｈｔ　Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｒａｄｉａｔｉｏｎの略号である。
【０２０６】
白金と水素との間の本明細書において論じた相互作用を想起すると、白金は水素における１９の上準位の周波数を活発化する（すなわち、全水素周波数の８０％）。しかし、反転分布のためにわずかに３つの周波数を必要とするだけである。水素は１９において刺激される。これは明らかに多準位系である。その上、７０の白金周波数は刺激を行うことが考えられる。平均すると、関係するすべての水素周波数は３または４つ（すなわち、７０／１９）の異なる白金周波数により刺激される；直接的共鳴周波数および／または間接的共鳴調和周波数の両方。白金は十分な刺激、原子／原子、を提供して水素において反転分布を生成する。最後に、下記の事実を考慮されたい：刺激された水素原子が多少の電磁エネルギーを放射する毎に、エネルギーは合致し、引き続いて白金を刺激する周波数を有する。
【０２０７】
白金および水素の両方はそれらのそれぞれの多準位系において互いに共鳴する。白金および水素は、一緒に、原子規模のレーザー（すなわち、原子レベルのエネルギー増幅系）を形成する。そのように実行するとき、白金および水素は水素およびヒドロキシ中間体を安定化するために必要なエネルギーを増幅し、こうして水を生成する反応経路を触媒化する。白金は原子レベルの水素を使用してレーザー系を形成し、これによりそれらのそれぞれのエネルギーを増幅するので、白金はこのようなすぐれた水素触媒である。
【０２０８】
さらに、この反応から示唆されるように、反応系を触媒化しおよび／または反応系における反応経路を制御するために、適用された周波数（例えば、分光触媒）により単一のトランジエントおよび／または中間体を生成しおよび／または活発化することができ、そして所望の反応経路（例えば、複雑な反応または簡単な反応）をたどるために必要な、少なくとも１つのトランジエントおよび／または少なくとも１つの中間体を生成しおよび／または刺激することによって、このような必要なトランジエントおよび／または中間体のただ１つの、このような生成または刺激を生ずる、周波数、または周波数の組合わせは要求されるすべてであることができる。したがって、本発明は、いくつかの反応系において、少なくとも１つの必要なトランジエントおよび／または中間体を決定することによって、そして前記少なくとも１つのトランジエントおよび／または中間体を発生し、活発化しおよび／または安定化する少なくとも１つの周波数を適用することによって、反応が所望の反応経路を下方に進行するようにさせるために必要なすべての他のトランジエントおよび／または中間体を自己発生させることができることを認識する。しかしながら、ある場合において、反応が所望の反応経路を下方に進行するようにさせるために必要なすべてのトランジエントおよび／または中間体を直接的に刺激する、適当な周波数または分光エネルギーパターンを適用することによって、反応速度を増加させることができる。したがって、任意の反応系の特定事項に依存して、装置、環境反応条件、およびその他を包含する、種々の理由は、任意の必要なトランジエントおよび／または中間体の生成しおよび／または刺激しおよび／または安定化する、周波数または分光エネルギーパターンを提供または適用することが望ましいことがある。こうして、適当な周波数または分光エネルギーパターンを決定するために、最初に、任意の反応経路の中にトランジエントおよび／または中間体のどれが存在するかを決定することが望ましい。
【０２０９】
詳しくは、いったんすべての既知の必要なトランジエントおよび／または中間体が決定されると、トランジエントおよび／または中間体のどれが反応経路に対して必須であるかを決定し、次いで、異なるトランジエントまたは中間体の刺激および／または生成により、トランジエントおよび／または中間体のどれが自己発生させることができるかを決定することができる。いったんこのような決定がなされると、適当な分光エネルギー（例えば、電磁周波数）を反応系に適用して、望ましい反応生成物および／または望ましい反応経路を得ることができる。
【０２１０】
白金原子は水素原子および／またはヒドロキシ中間体と相互作用することが知られている。そして、それは現代の化学が、触媒のオストワルドの理論に基づいて、少なくとも１００年の間教示したものに正確に対応する。しかしながら、先行技術が教示するように、触媒は反応物への結合により反応に参加しなくてはならない、換言すると、物質：物質の結合的相互作用が物理的触媒のために必要とされる。前述したように、これらの反応はこれらの工程をたどる：
１．　触媒部位への反応物の拡散；
２．　触媒部位への反応物の結合；
３．　触媒−反応物複合物の反応；
４．　触媒部位（生成物）における結合の破断；そして
５．　触媒部位から離れる方向への生成物の拡散。
【０２１１】
しかしながら、本発明によれば、例えば、エネルギー：エネルギーの周波数ならびにエネルギー：物質の周波数は相互作用することができる。その上、物質はエネルギーを照射し、ここでエネルギーの周波数は物質の周波数と実質的に同一である。そのように白金は１，０６０ＴＨｚの周波数で振動し、そして、また、それは１，０６０ＴＨｚにおいて電磁エネルギーを放射する。こうして、本発明によれば、エネルギー周波数と物質周波数との間の区別を見始めることはそれほど重要ではない。
【０２１２】
共鳴を、例えば、反応中間体において生成することができる。これは反応中間体を実質的に同一の周波数、例えば、白金原子の周波数（例えば、白金は水を生成する水素と酸素との間の反応を刺激する）において振動する追加の物質と接触させることによって達成される。選択的に、本発明によれば、１またはそれ以上の白金エネルギーに対応する電磁エネルギーを導入することによって、中間体において共鳴を生成することができる。電磁エネルギーは、また、同一周波数において振動し、こうして白金触媒の作用機構少なくとも部分的に模倣する（白金の追加の機構はＨ２分子、反応経路の反応物との共鳴である）。周波数が合致するとき、エネルギーは移動するので、周波数に関するかぎり、物質、またはエネルギーは区別されない。こうして、物理的触媒は不必要である。むしろ、物理的触媒の分光パターンの少なくとも一部分の適用は十分である（すなわち、触媒分光パターンの少なくとも一部分）。しかしながら、他の好ましい態様において、実質的にすべての分光パターンを適用することができる。
【０２１３】
なおさらに、触媒の作用機構を理解することによって、特定の周波数を反応系中の、例えば、１またはそれ以上の反応物に、適用することができ、そして、例えば、適用された周波数を物質それ自体における存在する周波数とヘテロダインさせて、１またはそれ以上の白金触媒または他の関係する分光周波数に対応する周波数を生じさせることができる。例えば、水素原子および水素分子は独特の周波数を有する。周波数をヘテロダインすることによって、減算的周波数を決定することができる：
ＮＯＦＨ ａｔｏｍ − ＮＯＦＨ ｍｏｌｅｃｕｌｅ ＝　差Ｈ ａｔｏｍ−ｍｏｌｅｃｕｌｅ
Ｈ２分子の反応物に適用された差Ｈ ａｔｏｍ−ｍｏｌｅｃｕｌｅ周波数はその分子とヘテロダインし、中間体として個々の水素原子を活発化する。同様に、任意の反応の参加因子は他の参加因子を刺激するためのヘテロダイングバックボードとして働くことができる。例えば、
差Ｈ ａｔｏｍ−Ｏｘｙｇｅｎ ｍｏｌｅｃｕｌｅ ＋　ＮＯＦｏｘｙｇｅｎ ｍｏｌｅｃｕｌｅ　＝　ＮＯＦＨ ａｔｏｍ
または
差ＯＨ−ｗａｔｅｒ　＋　ＮＯＦｗａｔｅｒ　＝　ＮＯＦＯＨ
このアプローチは適当な周波数を適用する適当な装置の選択をいっそう柔軟なものとする。しかしながら、このアプローチに対する手掛かりは、周波数適用の適当な選択を実行できるように、触媒の作用機構および反応経路を理解することである。
【０２１４】
詳しくは、例えば、物理的触媒の分光パターンの少なくとも一部分を複製する分光触媒について言及するときはいつでも、この言及は物理的触媒により生成されるすべての異なる周波数に適用され、このような周波数は電子、振動、回転、およびＮＯＦの周波数を包含するが、これらに限定されない。化学反応を触媒化し、制御し、および／または方向づけるために、必要であるすべては、例えば、適当な電磁エネルギーを使用して、物理的触媒から１またはそれ以上の周波数を複製することである。触媒の実際の物理的存在は不必要である。分光触媒を、所望ならば、物理的触媒と実質的に完全に置換することができる。
【０２１５】
また、分光触媒は物理的触媒の活性を増強または生成することができる。水素、ヒドロキシ、および白金の間の、特定の周波数におけるエネルギー交換は、主として水への変換を推進するものである。これらの参加因子は相互作用し、それらのそれぞれのエネルギーを増幅する、小型の原子規模のレーザー発生系をつくる。分光触媒を使用して、これらの同一エネルギーを反応系に加えることは同一のことを実行することである。分光触媒は参加因子のエネルギーと共鳴することによって参加因子のエネルギーを増幅し、周波数が合致するとき、エネルギーは移動し、化学物質（物質）はエネルギーを吸収することができる。こうして、分光触媒は物理的触媒を増強し、ならびにそれを置換することができる。そのように実行するとき、分光触媒は反応速度を増加させ、特異性を増強し、および／またはより少ない物理的触媒の使用を可能とする。
【０２１６】
第１２図は、エネルギーの周波数に比較して、どれだけ多くのエネルギーを物体が吸収するかを比較することによって形成された、基本的ベル形曲線を示す。この曲線は共鳴曲線と呼ばれる。本明細書のどこかで述べるように、例えば、原子または分子間の、エネルギー移動は共鳴周波数（ｆ０）において最大に到達する。適用された周波数が共鳴周波数ｆ０から遠く離れるほど、エネルギー移動（例えば、物質：物質、エネルギー：物質、およびその他）はより低くなる。ある点において、エネルギー移動は共鳴周波数ｆ０における値のわずかに約５０％を表す値に低下するであろう。エネルギー移動がわずかに約５０％である、共鳴周波数より高い周波数を「ｆ２」と呼ぶ。約５０％のエネルギー移動が起こる、共鳴周波数より低い周波数を「ｆ１」と呼ぶ。
【０２１７】
第１２図に示す簡単な典型的な共鳴曲線からの情報を使用して、異なる物体の特徴を示す共鳴を比較することができる。１つのこのような有効な特性を、「共鳴品質」または「Ｑ」因子と呼ぶ。ある物体についての共鳴品質を決定するために、下記の方程式を利用する：
Ｑ　＝　ｆ０／（ｆ２　−　ｆ１）
したがって、この方程式から示されるように、ベル形共鳴曲線が高くかつ狭い場合、（ｆ２−ｆ１）は非常に小さい数であり、そしてＱ、共鳴品質は高いであろう（第１３ａ図参照）。高い「Ｑ」を有する物質の例は高い品質の石英結晶の共鳴器である。共鳴曲線が低くかつ広い場合、ｆ２とｆ１との間の広がりまたは差は比較的大きいであろう。低い「Ｑ」を有する物質の例はマシュマロである。この大きい数で共鳴周波数を割ると、非常により低いＱ値が生成するであろう（第１３ｂ図参照）。
原子および分子は、例えば、より大きい物体、例えば、石英結晶およびマシュマロに類似する性質を示す共鳴曲線を有する。目標が反応における原子（例えば、前述したように水を生成する反応における水素）を刺激することである場合、反応系の成分または環境反応条件（例えば、水素）により生成された精確な共鳴周波数を使用することができる。しかしながら、精確な周波数を使用することは不必要である。例えば、１またはそれ以上の反応系の成分または環境反応条件の共鳴周波数に近い周波数の使用は適切である。より少ないエネルギーが移動するために、正確な共鳴周波数を使用するときような非常に多くの効果は得られないであろうが、なお効果が存在するであろう。適用された周波数が共鳴周波数により近いほど、効果はより大きい。適用された周波数が共鳴周波数からより遠くに離れるにつれて、存在する効果はより少ない（すなわち、より少ないエネルギー移動が起こる）。
【０２１８】
調和は同様な状況を提供する。前述したように、調和は周波数をヘテロダイン（すなわち、加算または減算）し、十分な量のエネルギーを移動させることによってつくられる。したがって、例えば、適用されたエネルギー（例えば、分光触媒の少なくとも一部分）が１またはそれ以上の反応系の成分または環境反応条件の１またはそれ以上の共鳴周波数と調和する場合、望ましい結果を化学反応において達成することができる。
【０２１９】
さらに、共鳴周波数に近い適用された周波数と同様に、調和周波数に近い適用された周波数はまた望ましい結果を生成することができる。エネルギー移動の振幅は調和周波数に関してより低いであろうが、ある効果がなお発生するであろう。例えば、調和の共鳴曲線上で調和に単に近い、例えば、約９０％である周波数を使用することによって、調和が基本的共鳴周波数の振幅の７０％を生成する場合、全体の効果は直接的共鳴周波数に比較して全エネルギー移動の７０％の９０％、即ち、約６３％であろう。したがって、本発明によれば、１またはそれ以上の反応系の成分または環境反応条件の周波数の少なくとも一部分が少なくとも部分的に合致するとき、少なくとも多少のエネルギーは移動し、そして少なくとも多少の反応は起こるであろう（すなわち、周波数が合致するとき、エネルギーは移動する）。
【０２２０】
触媒の作用機構の複製
前述したように、化学反応を触媒化し、制御し、および／または方向づけるために、分光触媒を適用することができる。分光触媒は物理的触媒の分光パターンの少なくとも一部分に対応することができるか、あるいは分光触媒は必要な参加因子を生成しまたは刺激する周波数（例えば、ヘテロダインド周波数）に対応することができるか、あるいは分光触媒は環境反応条件、例えば、温度または圧力を実質的に複製することができる。こうして、ここで本発明により教示されるように、触媒の実際の物理的存在は望ましい化学反応を達成するために不必要である。物理的触媒の除去は触媒において固有の根元的機構を理解することによって達成される。すなわち、望ましいエネルギーを、例えば、（１）少なくとも１つの参加因子（例えば、反応物、トランジエント、中間体、活性化された複合物、反応生成物、プロモーターおよび／またはポイズン）および／または反応系における少なくとも１つの成分および（２）適用された電磁エネルギー（例えば、分光触媒）このようなエネルギーが１またはそれ以上の特定の周波数において存在するとき、の間で交換（すなわち、移動）させることができる。換言すると、自然が触媒プロセスに構築したターゲッテッド機構を本発明の教示に従いコピーすることができる。自然をさらに模倣することができる。なぜなら、触媒プロセスは触媒の作用機構を複製し、それゆえ分光触媒の使用、ならびに無数の化学反応の制御を改良するいくつかの機会を明らかにするからである。
【０２２１】
例えば、水を生成する水素および酸素の前述の反応は、触媒として白金を使用し、触媒の作用機構を理解するすぐれた出発点である。例えば、本発明は、先行技術において意図されてなかった、いくつかの方法において、白金が反応を触媒化することを開示する：
白金は反応中間体および／またはトランジエント（例えば、原子状水素およびヒドロキシラジカル）と共鳴し、それらを活発化させる；
白金は少なくとも１つの反応中間体および／またはトランジエント（例えば、原子状水素）と調和的に共鳴し、それらを活発化させる；そして
白金は少なくとも１つの反応中間体および／またはトランジエント（例えば、原子状水素）の多重上エネルギー準位を活発化させる。
【０２２２】
この知識を利用して分光触媒および／または分光エネルギー触媒の機能を改良して、実際の触媒分光パターンと異なる分光触媒および分光エネルギー触媒を設計し、そして物理的触媒を設計し、そして環境反応条件を最適化することができる。例えば、原子状白金の周波数は電磁スペクトルの紫外、可視光、および赤外の領域に存在する。事実上すべての原子の電子スペクトルはこれらの同一領域の中に存在する。しかしながら、これらの非常に高い電磁周波数は大規模の工業的用途についての１つの問題である。なぜなら、高い周波数を有する波のエネルギーは典型的には物質を非常によく浸透しない（すなわち、物質の中に深く浸透しない）からである。物質を透過するよりむしろ吸収される波のエネルギーの傾向を減衰と呼ぶことができる。高い周波数の波のエネルギーは高い減衰度を有し、こうして化学反応に典型的な反応物を含有する典型的な工業的規模の容器の中に深く浸透しない。こうして、白金の分光パターンの少なくとも一部分の複製およびそれの商業的規模の反応器の中への適用は典型的には遅いプロセスである。なぜなら、分光触媒の適用された分光パターンの大きい部分は反応器のへり付近において急速に吸収されることがあるからである。
【０２２３】
こうして、大きい工業的大きさの商業的反応器の中にエネルギーを入力するために、反応器内に収容された反応物の中により深く浸透する、より低い周波数のエネルギーを使用することができるであろう。本発明は、自然をコピーすることによって、これを独特の方法で達成することができることを教示する。本明細書において論ずるように、原子および分子のスペクトルは３つの異なるグループに広く分類される：電子、振動、および回転。原子および小分子の電子スペクトルは電子が１つのエネルギー準位から他のエネルギー準位に遷移することから生ずると言われ、そして、ＥＭスペクトルの典型的には紫外（ＵＶ）、可視、および赤外（ＩＲ）領域に存在する、対応する最高の周波数を有する。振動スペクトルは主として分子内の個々の原子間の結合のこの動きから主として生ずると言われ、そして典型的には赤外およびマイクロ波領域に存在する。回転スペクトルは、主として、分子の回転のために、ＥＭスペクトルのマイクロ波およびラジオ波領域に存在する。
【０２２４】
マイクロ波またはラジオ波の輻射線は、大きい反応器の中に十分に浸透するので、分光触媒として使用すべき許容される周波数であることができるであろう。不都合なことには、白金原子は、振動または回転スペクトルをもたないので、電磁スペクトルのマイクロ波およびラジオ波部分における周波数を生成しない。しかしながら、白金の作用機構をコピーすることによって、スペクトルのマイクロ波部分における分光触媒のモデルとして、選択された白金周波数を使用することができる。詳しくは、前述したように、水を生成する反応系における白金の１つの作用機構は、少なくとも１つの反応中間体および／またはトランジエントを活発化することを包含する。この反応における反応中間体は、原子状水素およびヒドロキシラジカルである。原子状水素は、振動または回転スペクトルを含まない、高い周波数の電子スペクトルを有する。ヒドロキシラジカルは、他方において、分子であり、振動および回転スペクトルならびに電子スペクトルを有する。こうして、ヒドロキシラジカルは、電磁スペクトルのマイクロ波部分における周波数を放射し、吸収し、そしてヘテロダインする。
【０２２５】
こうして、水を生成する反応における白金の作用機構、すなわち、少なくとも１つの反応中間体および／またはトランジエントとの共鳴、をコピーするために、ヒドロキシ中間体を共鳴を介して特異的にターゲッティングすることができる。しかしながら、物理的白金触媒がなすように、ヒドロキシラジカルとその電子スペクトルにおいて共鳴させるの代わりに、ＥＭスペクトルのマイクロ波部分における少なくとも１つのヒドロキシ周波数を使用してヒドロキシラジカルと共鳴させることができる。ヒドロキシラジカルはの回りに約２１．４ＧＨｚのマイクロ波周波数においてヘテロダインする。約２１．４ＧＨｚにおいて分光触媒で水素および酸素の気体の反応系を活発化させると、水の生成は触媒化されるであろう。この場合において、物理的触媒白金の作用機構は部分的にコピーされてきており、そしてこの機構は電磁スペクトルの異なる領域にシフトされてきている。
【０２２６】
反応を白金触媒化する前述の第２の方法は、反応系において少なくとも１つの反応中間体を調和的に活発化することを包含する。例えば、１またはそれ以上のレーザーが水を生成する水素−酸素の反応を触媒化するために利用可能であったと仮定すると、しかしながら、このようなレーザーの周波数の領域は、わずかに、例えば、１，５００〜２，０００ＴＨｚであった。白金はＥＭスペクトルのその部分における周波数を生成しない。その上、９７５および１，０６０ＴＨｚと白金が共鳴する、２つのヒドロキシ周波数は、レーザーが、この例において、発生することができる周波数領域の外側である。同様に、水素スペクトルは１，５００〜２，０００ＴＨｚ間に周波数をもたない（第９図〜第１０図参照））。
【０２２７】
しかしながら、本発明によれば、再び白金の作用機構をコピーすることによって、周波数を入手可能な装置のために好都合でありおよび／または効率的に示すように適合させるか、あるいは選択することができる。詳しくは、反応中間体および／またはトランジエントに対応し、また、この例のレーザーにより発生させることができる周波数に対応する調和周波数を利用することができる。９７５ＴＨｚの共鳴周波数を有するヒドロキシラジカルについて、第１調和は１，９５０ＴＨｚである。こうして、この例のレーザーを１，９５０ＴＨｚに同調させてヒドロキシ中間体と調和的に共鳴させることができる。３つの異なる水素周波数の第１調和は、また、この例のレーザーの作動領域内に入る。基本的周波数は７５５、７７０、および７８１ＴＨｚであり、そして第１調和はそれぞれ１，５１０、１，５４０、および１，５６２ＴＨｚである。こうして、この例のレーザーは第１調和１，５１０、１，５４０、および１，５６２ＴＨｚに同調させて、電磁エネルギーと物質との間の周波数のヘテロダインド合致を達成し、こうして前記エネルギーの移動および吸収を達成することができる。
【０２２８】
こうして、どれだけ多くのレーザーが入手可能であるか、そしてレーザーに対して同調できる周波数に依存して、第３および第４調和をまた利用することができる。水素周波数４５６ＴＨｚの第３調和は１，８２４ＴＨｚにおいて起こり、これはまたこの実験のレーザーの作動領域内である。同様に、水素周波数３１４ＴＨｚの第４調和は１，５７０ＴＨｚにおいて起こり、これは再びこの実験のレーザーの作動領域内に入る。要約すると、物理的触媒の作用機構はコピーし、複製し、または模倣することができるが、反応系および電磁エネルギーの応用に利用可能な装置と合致する電磁スペクトルの部分に、関係する分光触媒の周波数を動かす。
【０２２９】
この反応を触媒化する白金について前述した第３方法は、多重上エネルギー準位において少なくとも１つの反応中間体および／またはトランジエントを活発化し、そして、例えば、原子規模のレーザー系を構成することを包含する。再び、前述した同一レーザーが入手可能な唯一の電磁エネルギー源であることを仮定し、そして合計１０の入手可能なレーザーが存在することを仮定する。１，５００〜２，０００ＴＨｚの作動周波数領域内のターゲッティングに有効な４つの第１調和が存在する。レーザーのある部分を４つの第１調和に調節し、そしてある部分を第３、第４、およびより高い調和に調節すべきである。詳しくは、本発明は、物理的白金が使用する作用機構が少なくとも１つの反応参加因子の多重上エネルギー準位と共鳴することであることを発見した。関係する上エネルギー準位がより多くなるほど、よりすぐれることが、ここで理解される。これは原子規模のレーザー系をつくり、電磁エネルギーは白金および水素の原子間で交換される。エネルギーのこの増幅は、反応が通常進行するよりも非常に速い速度で反応を触媒化する。また、この作用機構を利用して、例えば、前述した利用可能なレーザーを使用する反応を触媒化することができる。
【０２３０】
例えば、すべての１０のレーザーを４つの第１調和に対して設定しかつ４つののみの準位を活発化するよりむしろ、できるだけ多くの異なるエネルギー準位を活発化することが望ましいことをここで理解すべきである。１０のレーザーの各々を異なる周波数に設定することによって、この仕事を達成することができる。物理的触媒の白金が存在しないが、水素における多重上エネルギー準位の活発化は原子間で交換されるエネルギーを増幅し、そして反応系は水素原子間にそれ自身のレーザー系を形成するであろう。これは反応が通常進行よりも非常に速い速度で反応を進行させるであろう。また再び、新規な方法で分光触媒で多重エネルギー準位を特異的にターゲッティングしてエネルギー移動を達成することによって、自然の作用機構の１つを複製して自然を模倣することができる。
【０２３１】
触媒の作用機構の複製について前述した説明は、分光触媒の使用に関連する多数の変数の理解をちょうど開始することである。これらの追加の変数は、分光エネルギー、および／または物理的触媒の性能を増強するために、潜在的に非常に有効なツールとして見るべきである。一般に触媒の性能、および化学反応の両方に影響を及ぼす、多数の因子および変数が存在する。例えば、同一触媒を同一反応物と混合するが、異なる環境反応条件、例えば、温度または圧力に対して暴露するとき、異なる生成物を生成させることができる。下記の例を考えることができる：
2004508921.tif 000006
同一触媒および同一反応物はこれらの２つの反応において、反応温度に依存して、非常に異なる生成物、例えば、水素またはシクロヘキサンを生成する。
【０２３２】
物理的触媒が反応を案内するか、あるいは反応が一般に進行する、方向および強度に影響を及ぼす、多数の因子がこの分野において知られている。温度はこれらの因子のうちの１つに過ぎない。他の因子は、圧力、体積、物理的触媒の表面積、溶媒、支持物質、汚染物質、触媒の大きさおよび形状および組成、反応器の大きさ、形状および組成、電場、磁場、および音響場を包含する。本発明は、これらの因子のすべてが共通の１つのものを有することを教示する。これらの因子は、例えば、参加因子および／または反応系の成分の分光パターン（例えば、周波数パターン）を変化させることができる。スペクトルのある変化は非常に十分に研究されており、こうしてそれらの考察および応用について多くの情報が入手可能である。しかしながら、先行技術は一般にこれらの因子の各々についての分光化学の基礎、因子が触媒の作用機構に関係する方法、および化学反応を意図しなかった。さらに、選択的に、追加の分光、分光エネルギー、および／または物理的触媒の周波数により、前述した因子の効果を増強または減ずることができる。その上、これらの環境反応条件は、反応系において１またはそれ以上の対応する分光環境反応条件（例えば、１またはそれ以上の環境反応条件の少なくとも一部分を複製する分光エネルギーパターン）を適用することによって、少なくとも部分的に刺激可能である。選択的に、１つの分光環境反応条件（例えば、温度に対応する分光エネルギーパターン）は、周波数を合致させるという目標が達成されるかぎり、他の条件（例えば、圧力に対応する分光エネルギーパターン）と置換することができるであろう。
【０２３３】
温度
非常に低い温度において、原子または分子の分光パターンは、すらりとした、波立つピークを有する（第１５ａ図参照）。温度が上昇するにつれて、ピークは拡大し、分光パターンのベル形曲線を形成する（第１５ｂ図参照）。なおより高い温度において、ベル形曲線はさらに拡大して、主要な周波数のいずれかの側になお多くの周波数を含むようになる（第１５ｃ図参照）。この現象は「拡大」と呼ばれる。
【０２３４】
これらの分光曲線は、前の節において論じた共鳴曲線に非常に多く類似する。分光学者は、原子および分子についての分光周波数曲線を記載するために、共鳴曲線技術を使用する（第１６図参照）。曲線の上部における周波数ｆ０を共鳴周波数と呼ぶ。共鳴周波数の上に周波数（ｆ２）およびその下に（すなわち、周波数の中に）他の周波数（ｆ１）が存在し、そこにおいてエネルギーまたは強度（すなわち、振幅）は共鳴周波数ｆ０のそれの５０％である。量ｆ２−ｆ１は分光周波数曲線がどれだけ広いかまたは狭いかの測度である。この量（ｆ２−ｆ１）は「線幅」である。狭い曲線を有するスペクトルは小さい線幅を有するが、広い曲線を有するスペクトルは大きい線幅を有する。
【０２３５】
温度は分光曲線の線幅に影響を及ぼす。線幅は触媒の性能、化学反応および／または反応経路に影響を及ぼすことができる。低温において、分光触媒の分光曲線は分離しかつ離散し、潜在的反応系成分間の共鳴エネルギーの移動の可能性はより低い（第１７ａ図参照）。しかしながら、潜在的に反応性の化学種の線幅が拡大するとき、それらの分光曲線は他の化学種の分光曲線とオーバーラップし始めることがある（第１７ｂ図参照）。周波数が合致するか、または分光エネルギーパターンがオーバーラップするとき、エネルギーは移動する。こうして、温度が低いとき、周波数は合致せず、反応は遅い。より高い温度において、エネルギーの共鳴移動が起こり、そして反応はそうでなければより低い温度においてを有するよりも非常に急速に進行するか、または異なる反応経路に沿って進行することができる。
【０２３６】
温度は、分光曲線の線幅に影響を及ぼす外に、また、例えば、反応系成分の共鳴周波数を変化させることができる。いくつかの化学種について、共鳴周波数は温度が変化するときシフトするであろう。これは第１８ａ図中の赤外吸収スペクトルおよび第１８ｂ図に示す黒体放射のグラフにおいて見ることができる。さらに、原子および分子が同一温度にあるとき、それらのすべては同一量で、または同一方向にそれらの共鳴周波数をシフトしない。また、これは触媒の性能に影響を及ぼすことができる。例えば、温度が上昇して、触媒の共鳴周波数がそのターゲッテッド化学種の共鳴周波数よりもいっそうシフトする場合、触媒は化学種の周波数の合致を終わらせることができ、そして以前に存在しない場合、共鳴をつくることができる（第１８ｃ図）。詳しくは、第１８ｃ図は低温における触媒「Ｃ」および高温における「Ｃ＊」を示す。触媒「Ｃ＊」は高温において反応物「Ａ」と共鳴するが、低温において共鳴しない。
【０２３７】
スペクトル線の振幅または強度は、また、温度により影響を受けることがある。例えば、温度が低下するとき、線形および対称回転分子は強度を増加させるが、温度が上昇するとき、他の分子は強度を増加させるであろう。また、これらのスペクトル強度変化は触媒の性能に影響を及ぼすことができる。触媒の低強度の分光曲線が特定の化学的ターゲットの１またはそれ以上の周波数と共鳴する例を考慮する。少量のエネルギーだけが触媒からターゲットの化学物質（例えば、ヒドロキシ中間体）に移動することができる。温度が上昇するにつれて、触媒の曲線の振幅もまた増加する。この例において、温度が上昇するとき、触媒は非常に大量のエネルギーを化学的ターゲットに移動であることができる。
【０２３８】
化学的ターゲットが選択的反応ルートのための中間体化学種である場合、最終生成物の種類および比は影響を受けることがある。３００℃以下の温度において、上記シクロヘキサン／パラジウムの反応を再び検査ことによって、生成物はベンゼンおよび水素ガスである。しかしながら、温度が３００℃より高いとき、生成物はベンゼンおよびヘキサンである。シクロヘキサンの生成に導く選択的反応経路が３００℃高い温度を好むのような方法で、温度は反応系におけるパラジウムおよび／または他の構成成分（例えば、反応物、中間体、および／または生成物を包含する）に影響を及ぼしている。これは、例えば、線幅が増加し、共鳴周波数が変更し、または反応系における成分のいずれかについての分光曲線強度が変化した結果であろう。
【０２３９】
反応を触媒化しようとする分光触媒の周波数ばかりでなく、かつまたそれらの周波数が効果すると思われる反応条件を考慮することが重要である。例えば、低温におけるパラジウム／シクロヘキサンの反応において、パラジウムは水素分子（Ｈ２）を生成する中間体と周波数を合致させることができる。３００℃より高い温度において、反応物およびトランジエントは影響を受けないが、パラジウムは線幅を増加させ、共鳴周波数を変更させ、および／または強度を増加させることができる。幅、共鳴周波数および／または強度の変化により、パラジウムはその代わりにシクロヘキサンの生成において周波数を合致させ、エネルギーを中間体に移動させることができる。分光触媒を室温において使用してシクロヘキサンの生成を促進した場合、シクロヘキサン中間体についての周波数は、使用する場合、室温において使用する分光触媒の周波数よりむしろ、いっそう有効であろう。
【０２４０】
こうして、適当な分光触媒を設計し、選択するとき、反応系の動力学を理解する重要であることがある。異なる反応系成分間のエネルギー移動は、温度に依存して、変化するであろう。いったん理解すると、これにより、先行技術の手探り法を使用しないで、温度を故意に調節して反応、反応生成物、相互作用および／または所望の反応速度における反応生成物の生成を最適化することができる。さらに、それは物理的触媒、分光触媒及び／又は分光エネルギーパターンなどの触媒を選択して所望の反応経路を選択することを可能にする。温度がスペクトルに与える衝撃を理解することにより、通例的に高温の（かつ、時には危険性が高い）化学的プロセスをより安全な室温において実行することができる。また、これにより、必要に応じて、非常に広い温度範囲（例えば、冷たい極寒温度または熱い炉温度）において作用する物理的触媒を設計することができる。
【０２４１】
圧力
圧力および温度は互いに直接的に関係する。詳しくは、理想気体から、われわれは下記の方程式を知っている：
ＰＶ　＝　ｎＲＴ
ここでＰは圧力であり、Ｖは体積であり、ｎは気体のモル数であり、Ｒは気体定数であり、そしてＴは絶対温度である。こうして、平衡において、温度上昇は対応する圧力上昇を生ずるであろう。また、圧力は分光パターンに対してある効果を有する。詳しくは、圧力上昇は、ちょうど温度上昇と同様に、分光曲線の拡大および変化を引き起こすことができる（ＮＨ３ ３．３吸収線に対する圧力の拡大効果を示す第１９図参照）。
【０２４２】
圧力を拡大する数学的処理は一般に衝突または統計的理論に分けられる。衝突理論において、時間の大部分の間、原子または分子は他の原子または分子の非常に離れているので、それらのエネルギー場は相互作用しないと仮定する。しかしながら、時々、原子または分子は一緒に非常に密接するので、それらは衝突する。この場合において、原子または分子は波相（スペクトル）機能を変化させるか、あるいは異なるエネルギー準位に変化することができる。衝突理論は、原子または分子が他から離れているときにのみ起こるような物質の放射したエネルギーを取り扱い、衝突には無関係である。衝突理論は衝突間の分光周波数を無視するので、衝突が頻繁に起こるとき、衝突理論は数気圧より高い気圧における化学的挙動を正確に予測することができない。
【０２４３】
しかしながら、統計的理論は、衝突の前、間および後の分光周波数を考慮する。統計的理論は、種々の原子および／または分子が他の原子または分子と相互作用するか、あるいはそれらにより混乱される確率を計算することに基づく。圧力の効果についての統計的処理の欠点は、統計的処理が分子運動の効果を十分に説明しないということである。いずれの場合においても、衝突理論および統計的理論のいずれも、圧力が上昇するとき起こる周波数およびヘテロダインの富んだ相互作用を適切に予測しない。実験的研究により、圧力上昇は、
１）分光曲線を拡大し、線幅を増加させる；そして
２）共鳴周波数（ｆ０）をシフトさせる；
ことによって、温度上昇により生成される効果に類似する効果を有することができることが証明された。
【０２４４】
温度により生成される効果と異なる圧力の効果は次の通りである：（１）温度変化のように、圧力変化は典型的には強度に影響を及ぼさない、（３つの加えられた異なる圧力について変化しない強度を示す理論的曲線の組を示す第２０図参照）；および（２）圧力の拡大により生成される曲線は温度により影響を受けた曲線よりも対称性が低い。第２０図に示す３つの理論的曲線の形状を考慮する。圧力が上昇するにつれて、曲線の対称性はより低くなる。より高い周波数の中に延びるテイルは発達する。これは上周波数のエクステンションは、第２１図に示す実験的研究により確証される。詳しくは、第２１ａ図は空気中の水蒸気による吸収パターンを示し（１０ｇのＨ２Ｏ／ｍ３）；そして第２１ｂ図は１大気圧におけるＮＨ３中の吸収を示す。
【０２４５】
分光曲線に対する圧力拡大効果は広く２つのタイプに分類される：共鳴または「ホルツマーク」拡大、および「ローレンツ」拡大。ホルツマーク拡大は同一元素の原子間の衝突に対して二次的であり、こうして衝突は対称であると考えられる。ローレンツ拡大は、異なる原子または分子間の衝突から生ずる。衝突は非対称であり、そして共鳴周波数ｆ０はしばしばより低い周波数にシフトされる。共鳴周波数におけるこのシフトを第２０図に示す。圧力変化を伴う分光曲線および周波数の変化は、物理的触媒および分光触媒の両方の触媒、および化学反応および／または反応経路に影響を及ぼすことができる。低い圧力において、分光曲線はかなり狭くかつ波立ち、電磁周波数についてほぼ対称となる傾向がある。しかしながら、圧力が上昇するにつれて、曲線は拡大し、シフトし、そして高い周波数のテイルを発生する。
【０２４６】
低圧において、反応系における分光周波数は種々の原子および分子について非常に異なることがあるので、共鳴効果はほとんど、あるいはまったく存在しないことがあり、こうしてエネルギー移動はほとんど、あるいはまったく存在しないことがある。しかしながら、高圧において、拡大、シフトおよびより高い圧力へのエクステンションの組合わせは分光曲線のオーバーラップを生成し、以前にいずれも存在しなかった場合、共鳴を発生させ、こうして、エネルギー移動を発生させることができる。反応系は、種々の圧力変化により生成された分光曲線の変化に依存して、１つの反応経路または他の反応経路を進行することができる。１つの反応経路が中圧において共鳴し、進行することがあるが、他の反応経路はより高い圧力において共鳴し、優勢を占めることがある。温度の場合におけるように、複製しようとする環境反応条件下における反応系の周波数および種々の触媒の作用機構を考慮することが重要である。詳しくは、例えば、分光触媒と反応系における少なくとも１つの反応物との間で、効率よいエネルギー移動を発生させるために、周波数において少なくとも多少のオーバーラップが存在しなくてはならない。
【０２４７】
例えば、４００ＴＨｚにおいて物理的触媒および５００ＴＨｚにおいて主要なトランジエントを使用する反応は大気圧においてゆっくり進行することができる。周波数圧力が約５気圧に上昇する場合、触媒は、例えば、トランジエントの５００ＴＨｚを通して拡大する。これにより、例えば、トランジエントを活発化しかつ刺激することによって、エネルギーは触媒とトランジエントとの間で移動することができる。次いで反応は非常に急速に進行する。いかなる特定の理論または説明にも拘束されたくないが、反応速度は、反応系成分の分光パターンを使用するときよりも、衝突数を使用するとき非常に遅い（先行技術が教示するように）ように思われる。上の例において、反応は低圧において５００ＴＨｚの周波数を適用して主要なトランジエントを直接刺激することによって活発化することができるであろう。また、これは種々のヘテロダインを使用して間接的に達成することができるであろう（例えば、触媒とトランジエントとの間の１，０００ＴＨｚの調和または１００ＴＨｚの非調和（５００ＴＨｚ−４００ＴＨｚ＝１００ＴＨｚ）のヘテロダイン）。
【０２４８】
本明細書において示すように、異なる反応系成分間のエネルギー移動は、圧力に依存して、変化するであろう。いったん理解されると、これにより、先行技術の手探り法を使用しないで、圧力を故意に調節して反応を最適化することができる。さらに、１またはそれ以上の所望の反応経路を最適化するように、触媒、例えば、物理的触媒、分光触媒、および／または分光エネルギーパターンを選択することができる。圧力がスペクトルに与える衝撃を理解することにより、通例的に高圧の（こうして、典型的には、危険性が高い）化学的プロセスをより安全な室圧において実行することができる。また、これにより、非常に広い範囲の許容される圧力（例えば、真空までの低圧〜数気圧）において作用する物理的触媒を設計することができる。
【０２４９】
表面積
伝統的に、触媒の有効表面積は有効結合部位の数を制御するので、表面積は重要であると考えられてきている。推定上。暴露される結合部位がより多くなるほど、触媒反応はより多くなる。本発明において開示するスペクトル機構に照らして見ると、表面積は他の理由で重要であることがある。
【０２５０】
物理的触媒に対応する分光触媒の周波数の多数は、スペクトルの可視光および紫外領域における電子周波数である。この高い周波数は、例えば、１またはそれ以上の反応物を含有する大きい反応器の中への浸透が比較的劣っている。こうして、触媒、例えば、白金またはパラジウム（または同等の分光触媒）からの高い周波数のスペクトル放射は、このようなスペクトル放射（または分光触媒）が吸収される前に、このような反応系の中に遠くに移動しないであろう。こうして、例えば、原子または分子は、それらのそれぞれの電子周波数が相互作用するように、物理的触媒に対してかなり密接しなくてはならない。
【０２５１】
こうして、特定の化学種が１またはそれ以上の物理的触媒の電磁スペクトル放射と相互作用するために十分に物理的触媒に密接する確率に、表面積は主として影響を与える。表面積が小さいと、相互作用するために十分に密接する原子または分子はわずかである。しかしながら、表面積が増加するにつれて、より多くの原子または分子が反応の領域内に存在する確率が増加する。こうして、有効結合部位数を増加させるよりむしろ、より大きい表面積は分光触媒の周波数またはパターンに対して暴露される反応系を多分増加させる。これは、反応系の中への分光触媒の適切な浸透を保証するという概念に類似する（例えば、種が互いに相互作用する適切な機会が存在すると仮定する）。
【０２５２】
触媒および反応系成分に対する表面積の効果を理解すると、先行技術の欠点を発生させないで、反応、反応経路および／または１またはそれ以上の反応生成物の生成を最適化するように、表面積および他の反応系成分を故意に調節することができる。例えば、触媒粒子をできるだけ小さくし、これにより全体の表面積を最大とすることによって、表面積は現在最適化される。小さい粒子は、例えば、焼結（没入または一緒に結合）する傾向があり、これにより全体の表面積および触媒活性を減少させる。大きい表面積の触媒の若返りはコストがかかり、時間を消費するプロセスである。このプロセスは、分光化学の分野において本明細書に提示された発明を理解することによって、回避可能である。例えば、反応が３ｍ２の触媒床により急速に触媒化されると仮定する（触媒から主要な反応物および生成物にエネルギーが移動する）。しかしながら、焼結が起こった後、表面積は１ｍ２に減少する。こうして、触媒からのエネルギー移動は劇的に減少し、反応は遅くなる。反応系を１またはそれ以上の望ましい分光エネルギーパターンで増強することによって、表面積を若返らせるコストがかかり、時間を消費するプロセスを回避することができる。さらに、分光エネルギーパターンは物質の最終の物理的形態または相、ならびに化学式に影響を及ぼすことができるので、焼結プロセスそれ自体を減少し、または排除することができる。
【０２５３】
触媒の大きさおよび形状
関係する推論の線において、触媒の大きさおよび形状は物理的触媒の活性に影響を及ぼすと古典的に考えられてきている。触媒の反応経路を操縦するために、粒度より制御される反応の選択性が歴史的に使用されてきている。表面積を使用するときのように、ある種の粒度は活性結合部位数を最大にし、こうして反応速度を最大すると考えられる。大きさと表面積との間の関係は前に論じられた。
【０２５４】
一般に、物理的触媒の活性および反応に根元的な分光機構の現在の理解に照らして見ると、触媒の大きさおよび形状は他の反応にとって重要である。それらの理由の１つは、「自己吸収」と呼ぶ現象である。単一の原子または分子がその古典的分光パターンを生成するとき、それは原子または分子から外方に付近の空間の中に移動する電磁エネルギーを放射する。第２２ａ図は単一原子からの放射を示し、これに対して第２２ｂ図は原子群からの放射を示す。より多くの原子または分子群が一緒になるにつれて、この群の中心からの放射はその付近のものにより吸収され、空間の中に入ることは決してできない。原子群の大きさおよび形状に依存して、自己吸収はスペクトル放射パターンの多数の変化を引き起こす（第２３図参照）。詳しくは、第２３ａ図は単一原子が生成する正常分光曲線を示し、第２３ｂ図は自己吸収のための共鳴周波数のシフトを示し、第２３ｃ図は原子群における自己吸収により生成した自己反転分光パターンを示し、そして第２３ｄ図は原子群における自己吸収により生成した自己反転分光パターンを示す。これらの変化は共鳴周波数におけるシフトおよび自己反転パターンを包含する。
【０２５５】
触媒の大きさおよび形状の変化を伴う分光曲線および周波数の変化は、触媒、化学反応および／または反応経路に影響を及ぼすことができる。例えば、物理的触媒の原子または分子は、反応系において、主要なトランジエントおよび反応生成物と共鳴する分光周波数を生成することができる。例えば、焼結した触媒におけるように、より大きい原子群では、共鳴周波数のシフトおよび自己反転分の組合わせは化学種の分光曲線間のオーバーラッピングを排除し、これにより共鳴状態を最小し、または排除することができる。
【０２５６】
反応系は、粒度により生成される分光曲線の変化に依存して、１つの反応経路または他の反応経路を進行することができる。例えば、中程度の粒度を有する触媒は第１反応経路を進行するが、より大きい粒度の触媒は他の反応経路を通して反応を向けることができる。
【０２５７】
触媒の大きさおよび形状の変化を伴う分光曲線および周波数の変化は、実際的応用に関係する。工業用触媒は、使用するプロセスおよび反応器の型の設計要件に依存して、ある範囲の大きさおよび形状で製造される。典型的には、触媒活性は反応器中の触媒床の表面積に対して比例する。触媒粒子の大きさが減少するにつれて、表面積は増加する。見たところでは、触媒粒子が小さくなるほど、工業用応用のためにいっそうすぐれる。しかしながら、これは常には当てはまらない。触媒粒子の非常に微細な床を使用するとき、触媒床を横切ってまたはそれを通して反応する化学物質を動かすためには高圧を必要とすることがある。化学物質は触媒床に高圧下に入り、低圧において床（例えば、他方の側）を出る。この入口と出口との間の困難は「圧力低下」と呼ばれる。触媒サイズ、触媒活性、および触媒床を横切る圧力低下の間で妥協をしばしば必要とする。
【０２５８】
本発明による分光触媒を使用すると、この妥協を非常に微調整することができる。例えば、触媒床を横切る圧力低下を最小とするように、大きい触媒サイズを使用するすることができる。同時に、より小さい連続的を使用して得られた触媒活性の高いレベルは、例えば、物理的触媒を１またはそれ以上の分光触媒の少なくとも一部分で増強することによって、なお得られるであろう。
【０２５９】
例えば、１０ｍｍの平均粒度の触媒が５ｍｍの平均粒度の触媒の活性の５０％を有すると仮定する。しかしながら、直径５ｍｍの触媒では、反応器を横切る圧力低下は非常に大きいので、反応を経済的に進行させることができない。典型的には、歴史的プロセスにおける妥協は、もとの量の５ｍｍの触媒を使用するときと同一量またはほぼ同一量の活性を得るために、２倍量の１０ｍｍの触媒を使用することであった。しかしながら、別の望ましいアプローチは、もとの量の１０ｍｍの物理的触媒を使用し、この物理的触媒を少なくとも１つの分光触媒の少なくとも一部分で増強することである。触媒活性は分光触媒により効果的に２倍にし（またはさらにいっそう増加させ）、５ｍｍの触媒を使用するときとほぼ同程度の活性（または多分より大きい活性）を発生させることができる。こうして、本発明は、触媒サイズをより大きいすることができると同時に、伝統的先行技術のアプローチに比較して半分（またはそれより少ない）の物理的触媒を使用して、好適な反応器の圧力条件を保持し、こうして反応を経済的に実行することができる。
【０２６０】
物理的触媒床における圧力低下の問題を取り扱う他の方法は、物理的触媒を完全に排除することである。例えば、本発明の他の態様において、ファバーオプチックス篩（例えば、非常に大きい孔を有するもの）を貫流反応器において使用することができる。十分に大きく孔サイズを設計する場合、前述の直径５ｍｍまたはさらには１０ｍｍの物理的触媒の使用に伴う圧力低下に比較して、篩を横切る圧力低下を事実上存在しないようにすることができる。本発明によれば、分光触媒はファバーオプチックス篩を通して放射させることができ、こうして反応性種が流れるとき反応性種を触媒化することができる。先行技術のアプローチを越えたこの改良は、なかでも、より低いコスト、より高い速度および改良された安全性を包含する、有意なプロセシングの関係を有する。
【０２６１】
また、ある範囲の形状、ならびに大きさを有する工業用触媒が製造される。形状は球、不規則的粒体、ペレット、押出物，および環を包含する。ある形状は他よりも製造に費用のかかるが、ある形状は他よりもすぐれた性質（例えば、触媒活性、強度、および低い圧力低下）を有する。球は製造が安価であるが、球が詰まった床は高い圧力低下を生成し、そして球は典型的には非常に強くはない。他方において、物理的触媒の環はよりすぐれた強度および活性を有し、非常にわずかの圧力低下を生成するが、また、製造に比較的費用が　かる。
【０２６２】
分光エネルギー触媒は触媒の形状の選択においてより大きい柔軟性を可能とする。例えば、避けられない高い圧力低下を有しかつ触媒粒子に対して機械的損傷を生ずる、安価な球の充填床を使用する代わりに、例えば、分光エネルギー触媒で、増強された単一層の球を使用することができる。この触媒は安価であり、活性が維持され、そして大きい圧力低下が発生せず、こうして機械的損傷を防止しかつ物理的触媒の球の有効寿命を延長する。同様に、非常に少ない数の触媒環を使用できると同時に、例えば、分光触媒の少なくとも一部分を補充することによって、同一またはより大きい触媒活性を得ることができる。このプロセスはより速い貫流速度で進行することができる。なぜなら、分光触媒で増強しない床に関して、触媒床はいっそう小さいからである。
【０２６３】
現存する物理的触媒を増強するために分光エネルギー触媒および／または分光環境反応条件を使用すると、下記の利点が得られる：
−　安価な造形された触媒粒子の使用を可能とする；
−　全体的により少ない触媒粒子の使用を可能とする；
−　より強い形状の触媒粒子の使用を可能とする；
−　よりすぐれた圧力低下特性を有する触媒粒子の形状の使用を可能とする。
【０２６４】
現存する物理的触媒を置換するために、それらを使用すると、下記の利点が得られる：
−　触媒粒子の使用および費用を完全に排除する；
−　より強い分光触媒デリバリー系の使用を可能とする；
−　よりすぐれた圧力低下特性を組込むように、デリバリー系を設計するすることができる。
【０２６５】
すべての物体はそれらの大きさおよび形状に依存するＮＯＦを有するので、触媒の大きさおよび形状はまたスペクトル放射に対して重要である。物体の寸法がより小さくなるほど、そのＮＯＦ周波数はより高くなる（なぜなら、速度＝長さ×周波数）。また、同一の大きさであるが、形状が異なる、２つの物体は異なるＮＯＦを有する（例えば、直径１．０の球の共鳴ＮＯＦ周波数は、へり１．０ｍの立方体のＮＯＦと異なる）。波のエネルギー（音響および電磁の両方）は特定の物体について独特の共鳴周波数を有する。物体、例えば、物理的触媒粒子またはスラリー中の反応物の粉末状粒体は、アンテナのように作用し、それらの構造的共鳴周波数においてエネルギーを吸収し、放射する。これが理解されると、所望の効果を達成するために、反応系成分（例えば、物理的触媒、反応物、およびその他）の大きさおよび形状を操作し、制御することができる。例えば、所望の反応経路のためのトランジエントは３０ＧＨｚの分光回転周波数を生成することができる。３０ＧＨｚ（３×１０８ｍ／ｓ　１×１０−２ｍ＝３０×１０９Ｈｚ）の構造的ＥＭ共鳴周波数を有する直径１ｃｍの触媒球を、反応の触媒化に使用することができる。同様に、構造的に共鳴性の触媒粒子は、分光エネルギー触媒、例えば、３０ＧＨｚのマイクロ波放射によりさらに活発化することができる。このように理解されると、先行技術の手探り法アプローチよりも化学反応の分光力学を非常にいっそう正確に制御することができる。
【０２６６】
溶媒
典型的には、溶媒という用語は溶媒が液体である混合物に適用されるが、溶媒は、また、固体、液体、気体またはプラズマ、および／またはそれらの混合物および／または成分を含んでなることができることを理解すべきである。典型的には、先行技術は液状溶媒を３つの広いクラスに分類している：水性、有機、および非水性。水性溶媒を使用する場合、溶媒が水であることを意味する。有機溶媒は、無機の水でない物質を包含する。多数の触媒化反応は溶媒中で起こる。
【０２６７】
溶媒それら自体は原子、分子および／またはイオンから構成されているので、それらは化学反応に対して顕著な効果を有することができる。溶媒は物質から構成されており、そしてそれらはそれら自身の分光周波数を放射する。本発明は、これらの溶媒の周波数が前述した同一の基本的プロセスを行い、これらのプロセスがヘテロダイング、共鳴、および調和を包含することを教示する。分光学者は、溶媒がその溶質が生成する分光周波数に劇的に影響を及ぼすことができることを、以前から知っている。同様に、化学者は溶媒が触媒活性に影響を及ぼすことができることを以前から知っている。しかしながら、先行技術における分光学者および化学者は、長い間研究した溶質周波数の変化を触媒活性の変化に関係付けていないことが明らである。本発明は、これらの溶質周波数の変化が一般に触媒活性および化学反応および／または反応経路に影響を及ぼすことができ、変化が分光曲線の拡大を包含することを認識する。曲線強度の変化は、共鳴周波数ｆ０の徐々のまたは突然のシフト、およびさらには共鳴周波数の突然の再配置。
【０２６８】
第２４ａ図を見ると、実線はアルコール中のフタル酸の分光パターンの一部分を表すが、点線は溶媒ヘキサン中のフタル酸を表す。アルコール中で起こる反応を考慮し、ここで触媒は、中央の大きい実線の曲線、１，２５０の周波数においてフタル酸と共鳴する。溶媒をヘキサンに変えた場合、フタル酸はもはや１，２５０の周波数において共鳴せず、触媒はそれを刺激しかつ活発化することができない。溶媒の変化は触媒を無効とするであろう。
【０２６９】
同様に、第２４図を参照すると、ヨウ素は、四塩化炭素中に溶解したとき、曲線Ｂに示すように、５８０において高い強度の曲線を生成する。アルコール中において、曲線Ａで示すように、ヨウ素はその代わりに１，０５０において中程度の強度の曲線および８５０において低い強度の曲線を生成する。したがって、この反応は四塩化炭素中で８５０においてヨウ素と直接的に共鳴する分光触媒を使用すると仮定する。分光触媒が変化せずかつ溶媒をアルコールに変える場合、分光触媒はもはや機能しないであろう。なぜなら、周波数はもはや合致せずかつエネルギーは移動しないからである。詳しくは、分光触媒の５８０の周波数はもはや合致せずかつ８５０および１，０５０の新しいヨウ素周波数と共鳴しない。
【０２７０】
しかしながら、溶媒の変化とともに触媒がその分光パターンを変化させる可能性が存在する。触媒はヨウ素と同様な方法において変化することができ、この場合において、触媒は溶媒の変化に無関係に反応を触媒化し続けることができる。逆に、分光触媒のパターンはヨウ素の分光パターンに対して反対の方向に変化することができるであろう。この場合において、触媒は再びもとの反応を触媒化することができないであろう。また、触媒の変化が触媒を異なる化学種と共鳴させかつ別の反応経路を進行する反応を促進できる可能性が存在する。
【０２７１】
最後に、第２４ｃ図中のグラフを考慮し、第２４ｃ図は一番左の１００％のベンゼンから、中央のベンゼンとアルコールとの５０：５０混合物、次いで一番右の１００％のアルコールまでの範囲の種々の溶媒混合物を示す。溶質はフェニルアゾフェノールである。フェニルアゾフェノールは溶媒混合物の大部分について８５５〜８６０の周波数を有する。５０：５０ベンゼン：アルコール混合物について、または９８：２ベンゼン：アルコール混合物について、周波数はなお８５５である。しかしながら、９９．５：０．５ベンゼン：アルコール混合物について、周波数は突然約８６５に変化する。１００％のベンゼン中の触媒活性は、溶媒中にわずかの量（例えば、０．５％）のアルコールが存在してさえ、８６５においてフェニルアゾフェノールと共鳴することによって、その活性を喪失するであろう。
【０２７２】
このように理解されると、本明細書に提示する分光化学の原理は一般に触媒反応、および反応および／または反応経路に適用することができる。溶媒および／または他の反応系成分を選択する先行技術の手探り法のアプローチを使用する代わりに、分光環境反応条件を最適化するように溶媒を調整および／または変更することができる。例えば、反応は４００ＴＨｚにおいて共鳴する主要な反応参加因子を有するが、触媒は８００ＴＨｚにおいて共鳴してエネルギーを調和的に移動させる。溶媒の変化は参加因子および触媒の両方の共鳴周波数を６００ＴＨｚに突然にシフトさせる。そこで触媒は参加因子と直接的に共鳴し、なおそれ以上のエネルギーを移動させ、反応系をいっそう効率よく触媒化する。
【０２７３】
支持物質
触媒は非支持または支持であることができる。非支持触媒は、他の分子が実質的に存在しない、純粋な触媒の処方物である。非支持触媒は工業的にめったに使用されない。なぜなら、これらの触媒は低い表面積を有し、それゆえ低い活性を有するからである。低い表面積は、粒子の表面張力を減少するプロセスにおいて、例えば、焼結、または触媒の小さい分子のより大きい粒子への凝集から生ずることがある。非支持触媒の例は白金合金のガーゼであり、これは時にはアンモニアの酸化窒素への選択的酸化に使用される。他の例は小さい銀粒体であり、これは時にはホルムアルデヒドを生成する、メタノールと空気との反応を触媒化するために使用される。非支持触媒の使用が可能であるとき、それらの利点は種々の工業的プロセスにおける込み入らない製造および比較的簡単な設置を包含する。
【０２７４】
支持された触媒は他の粒子を有する触媒の処方物であり、他の粒子は触媒を支持する骨格として作用する。伝統的に、支持粒子は不活性であると考えられ、こうして触媒分子のための簡単な物理的スカホールドを提供する。こうして、支持物質の伝統的機能は触媒に形状および機械的強さを与えることである。また、支持物質は焼結速度を減ずると言われる。触媒の支持体が触媒と同様に微細である場合、支持体は触媒粒子間の「スペーサー」として作用し、それゆえ焼結を防止する。別の理論は、相互作用が触媒と支持体との間に起こり、これにより焼結を防止するとうことにある。この理論は、触媒活性が支持物質の構造および組成を変化させることによって変更されるという観察により支持される。
【０２７５】
支持される触媒は、一般に、下記の３つの方法の１またはそれ以上により製造された：含浸、沈殿、および／または結晶化。含浸技術において、予備成形される支持物質を使用し、次いでこれを触媒またはその前駆体を含有する溶液に暴露させる。触媒または前駆体は支持体の孔の中に拡散する。加熱、または他の変換方法は、溶媒を追い出し、触媒または前駆体を最終触媒の中に変換する。含浸のために最も普通の支持物質は、耐火酸化物、例えば、アルミナおよびアルミニウム水和酸化物である。これらの支持物質は、合理的機械的強さを有するので、極端な条件、例えば、水蒸気改質下に作用しなくてはならない触媒のために最もよく使用される。
【０２７６】
沈殿技術において、触媒塩（例えば、通常金属塩）の濃溶液を使用する。塩溶液を急速に混合し、次いで微細な形態で沈殿させる。次いで、洗浄、濾過、乾燥、加熱、およびペレット化を包含する、種々のプロセスを使用する、沈殿を調製する。しばしばグラファイト滑剤を添加する。沈殿した触媒は高い表面積に対して二次的な高い触媒活性を有するが、一般に含浸した触媒ほど強くない。
【０２７７】
結晶化技術はゼオライトと呼ぶ支持物質を生成する。これらの結晶化触媒ゼオライトの構造はＳｉＯ４およびＡｌＯ４に基づく（参照：第２５ａ図はケイ素の四面体単位を示す；そして第２５ｂ図はアルミニウムの四面体単位を示す）。この単位は異なる組合わせで結合して構造的ファミリーを形成し、これらは環、連鎖、および複雑な多面体を包含する。例えば、ＳｉＯ４およびＡｌＯ４四面体単位は切頂八面体構造を形成することができ、これらはＡ、Ｘ、およびＹゼオライトの構築ブロックを形成する（参照：第２６ａ図は切頂八面体構造を示す、線は酸素原子を表しそして角はＡｌまたはＳｉ原子である；第２６ｂ図は正方形の面間の酸素架橋で接合された接合切頂八面体を有するゼオライトを示す；そして第２６ｃ図は六角形の面間の酸素架橋で接合された接合切頂八面体を有するゼオライトＸおよびＹを示す）。
【０２７８】
ゼオライトの結晶構造は、それらに十分に規定された孔大きさおよび構造を与える。これは含浸または沈殿された支持物質の中に見出される変化する孔大きさと異なる。ゼオライト結晶は、ケイ酸塩およびアルミン酸塩の溶液と触媒との混合物を混合することによって作られる。一般に、結晶化は加熱により誘導される（「温度」と題する節における温度の分光効果参照）。生ずるゼオライトの構造は、ケイ素／アルミニウム比、それらの濃度、添加した触媒の存在、温度、およびさらには使用する反応器の大きさに依存し、それらのすべては環境反応条件である。一般に、ゼオライトは他の触媒支持物質よりも大きい特異性を有する（例えば、それらは反応を加速しない）。また、それらは反応を特定の反応経路に向けて操縦する。
【０２７９】
支持物質は触媒活性に影響を及ぼすことができる。伝統的に、先行技術はこれらの効果を幾何学的因子に帰属させた。しかしながら、本発明によれば、その上考慮すべき分光因子が存在する。溶媒はそれらの溶質が生成する分光パターンに影響を及ぼすことが十分に確立された。溶媒は液体、固体、気体および／またはプラズマを包含することができる。支持物質は、多くの場合において、触媒のための固体の溶媒として以外考えられない。それら自体、支持物質はそれらの溶質触媒が生成する分光パターンに影響を及ぼすことができる。
【０２８０】
ちょうど溶解した糖を固相溶媒（氷）の中に配置することができるように、触媒は固相溶媒である支持物質の中に入れることができる。これらの支持物質の固体の溶媒は、液体の溶媒が有する触媒に対する同様な分光効果を有することができる。支持物質は、例えば、分光曲線を拡大させ、曲線強度を変化させ、共鳴周波数ｆ０を徐々にまたは突然にシフトさせ、そしてさらに共鳴周波数を突然に再配置することによって、それらの触媒溶質の分光周波数を変化させることができる。
【０２８１】
こうして、本明細書における開示のために、支持物質の変化は触媒活性に対して劇的効果を有することができることが当業者にとって明らかとなるであろう。支持物質は触媒が生成する分光周波数に影響を及ぼす。触媒の分光周波数の変化は、化学反応および触媒活性に対する変化する効果、例えば、反応速度の加速およびまた特定の反応経路上の反応の案内を生成する。こうして、支持物質は周波数の合致に潜在的に影響を及ぼすすることができ、こうして反応系成分間のエネルギー移動および／またはスペクトル放射パターンの可能性に好都合であり、こうしてある種の反応の発生を可能とする。
【０２８２】
ポイズニング
触媒活性が少量の他の構成成分、例えば、化学種の添加により減少するとき、触媒のポイズニングは起こる。先行技術は、過剰の電子を含有する化学種（例えば、電子ドナー物質）およびポイズンが反応部位を物理的にブロックする物理的触媒表面上のポイズンの吸着に、ポイズニングを帰属させた。しかしながら、これらの理論のいずれもポイズニングを満足に説明しない。
【０２８３】
ニッケル水素化触媒の場合を考慮する。これらの物理的触媒は、わずかに０．１重量％の硫黄化合物を添加する場合、実質的に失活する。０．１重量％の硫黄がニッケル触媒を不活性化するほど非常に多数の電子を寄与できることを考えることは困難である。同様に、０．１重量％の硫黄が触媒を完全に失活させるほど多数の反応部位を占有することを考えることは困難である。したがって、先行技術のいずれの説明も満足すべきものではない。
【０２８４】
ポイズニング現象は分光化学によりいっそう論理的に理解することができる。ベンゼン溶媒および溶質につれて、フェニルアゾフェノールを使用する溶媒の節における例を参照すると、純粋なベンゼン中で、フェニルアゾフェノールは８６５Ｈｚの分光周波数を有した。ちょうど数滴のアルコール（０．５％）を添加すると、フェニルアゾフェノールの周波数は突然８５５に変化した。フェニルアゾフェノールについての期待が８６５において共鳴することであった場合、アルコールはその特定の反応をポイズニングしたであろう。少量の他の化学種の添加は、触媒および反応する化学物質の共鳴周波数（ｆ０）を変化することができる。他の化学種の添加はポイズンとして作用して、共鳴から触媒および反応する種を取り上げることができる（すなわち、追加の種の存在は周波数の実質的なオーバーラッピングを除去し、こうしていずれかの有意なエネルギー移動を妨害することができる）。
【０２８５】
少量の他の化学物質の添加は、化学種の共鳴周波数を変化させる外に、また、スペクトル強度を増加または減少させることによって、触媒および、例えば、反応系中の他の原子および分子のスペクトル強度に影響を及ぼすことができる。アルミナ−シリカ沈殿物中で混合したカドミウムおよび亜鉛を考慮する（第２７図参照、第２７図は亜鉛／カドミウムの線比に対する銅およびビスマスの影響を示す）。カドミウム３２５２．５スペクトル線と亜鉛３３４５．０スペクトル線との間の正常比が決定された。ナトリウム、カリウム、鉛、およびマグネシウムの添加はＣｄ／Ｚｎ強度比に対して効果をほとんど、あるいはまったく示さなかった。しかしながら、銅の添加は亜鉛線の相対強度を減少させ、そしてカドミウム強度を増加させた。逆に、ビスマスの添加は亜鉛線の相対強度を増加させるが、カドミウムを減少させた。
【０２８６】
また、銅−アルミニウムに対する少量のマグネシウムの効果を考慮する（第２８図参照、第２８図は銅：アルミニウムの強度比に対するマグネシウムの影響を示す）。０．６％で存在するマグネシウムは銅およびアルミニウムについての線強度を有意に減少させた。１．４％のマグネシウムにおいて、銅およびアルミニウムの両方についてのスペクトル強度は約１／３だけ減少した。銅の周波数が反応を触媒化するために重要である場合、この少量のマグネシウムを添加すると、触媒活性は劇的に減少するであろう。こうして、銅触媒はマグネシウムによりポイズニングされたと結論することができる。
【０２８７】
要約すると、触媒に対するポイズニング作用はスペクトル変化のためである。少量の他の化学種を物理的触媒および／または反応系に添加して、１またはそれ以上の化学種（例えば、反応物）の共鳴周波数およびスペクトル強度を変化させることができる。触媒は同一に止まることができるが、きわめて重要である中間体は変化する。同様に、触媒は変化することができるが、中間体は同一に止まる。それらの両方は変化することができるか、あるいはそれらの両方は同一であり、かつ添加されたポイズン種に対して不感受性であることができる。この理解は本発明の目標を達成するために重要であり、このような目標は種をターゲッティングして周波数をオーバーラップさせるか、あるいはこの場合において、１またはそれ以上の種を特異的にターゲッティングして周波数の実質的にオーバーラップを防止し、こうしてエネルギー移動をブロックすることによって反応が起こるのを防止することを包含する。
【０２８８】
プロモーター
ちょうど少量の他の化学種を触媒および反応系に添加すると、触媒活性をポイズニングすることができ、また、反対現象を発生させることができる。添加された種が触媒活性を増強するとき、それはプロモーターと呼ばれる。例えば、数％のカルシウムおよびカリウム酸化物を鉄−アルミナ化合物に添加すると、アンモニア合成のための鉄触媒の活性は促進される。プロモーターは、溶媒、支持物質、およびポイズニングと題する節において前述したすべての機構を実行する。驚くべきことではないが、いくつかの支持物質は実際にプロモーターである。プロモーターは、分光周波数および強度を変化させることによって、触媒および特定の反応および／または反応経路を増強する。触媒のポイズンは反応する種が共鳴しないようにする（すなわち、周波数がオーバーラップしないようにする）が、プロモーターはそれらが共鳴し始めるようにする（すなわち、周波数をオーバーラップさせる）。同様に、プロモーターは、きわめて重要である周波数のスペクトル強度を減少させる代わりに、きわめて重要である強度を増加させる。
【０２８９】
こうして、ベンゼン溶媒中でフェニルアゾフェノールが８５５において反応するようにする場合、アルコールを添加することができ、そしてこのアルコールはプロモーターと命名されるであろう。フェニルアゾフェノールがまた８６５において反応するようにする場合、アルコールを添加することができ、そしてこのアルコールはポイズンと考えることができる。このように理解されると、ポイズンとプロモーターとの間の差は相関関係の事柄であり、反応経路および／または反応生成物のどれを望むかに依存する。それらの両方は、本発明のの同一の根元的分光化学的機構により、作用する。
【０２９０】
濃度
化学種の濃度は、反応速度および動力学に影響を及ぼすことが知られている。また、濃度は触媒活性に影響を及ぼす。先行技術は、種々の化学種が互いに衝突する確率により、これらの効果を説明している。特定の種の高い濃度において、多数の個々の原子または分子が存在する。原子または分子がより多く存在するほど、それらが他のものと衝突する確率はより高くなる。しかしながら、先行技術による統計的処理は全体の状況を説明していない。第２９図は、四塩化炭素溶液中のＮ−メチルウレタンの種々の濃度を示す。低濃度において、スペクトル線は比較的低い強度を有する。しかしながら、濃度が増加するにつれて、分光曲線の強度もまた増加する。０．０１モル濃度において、３，４６０ｃｍ−１における分光曲線は唯一の際立った周波数である。しかしながら、０．１５モル濃度において、３，３７０および３，３３０ｃｍ−１における曲線もまた際立っている。
【０２９１】
化学種の濃度が変化するとき、反応混合物中のその種の分光特性はまた変化する。３，３３０および３，３７０ｃｍ−１が所望の反応経路のために重要であると仮定する。低濃度において、所望の反応経路は起こらないであろう。しかしながら、濃度が増加する（それゆえ関係する周波数の強度が増加）場合、反応は所望の反応経路を進行するであろう。前述したように、濃度はもまた溶媒、支持物質、ポイズンおよびプロモーターに関係する。
【０２９２】
微細構造周波数
一般に、分光学として知られている、エネルギーおよび物質の周波数を測定することに関係する科学分野は、本明細書において既に論じられた。詳しくは、原子および分子の３つの広いクラスが見られた。電子スペクトルは、電子移動のために発生し、主として紫外（ＵＶ）、可視、および赤外（ＩＲ）領域における周波数を有し、そして原子および分子において発生する。可視スペクトルは、例えば、分子内の個々の原子間の結合の動きのために発生し、主としてＩＲに存在し、そして分子において発生する。回転スペクトルは主として空間中の分子の回転のために発生し、マイクロ波またはラジオ波の周波数を有し、そしてまた分子において発生する。
【０２９３】
種々のスペクトルおよび分光学の以前の論考は極度に単純化された。実際にスペクトルの少なくとも３つの追加の組が存在し、これらは本明細書において前述したスペクトル、すなわち、微細構造スペクトルおよび超微細構造スペクトルおよびスパーファイン（ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ）構造スペクトルを含んでなる。これらのスペクトルは原子および分子において発生し、例えば、紫外から低いラジオ波領域まで延長する。これらのスペクトルは先行技術の化学および分光学の本に典型的には余談としてしばしば述べられている。なぜなら、典型的には、先行技術の化学者は分光学、すなわち、電子、振動、および回転の伝統的型にいっそう集中しているからである。
【０２９４】
微細および超微細スペクトルは、物理および電波天文学の領域において非常に優勢である。例えば、宇宙論者は星間水素雲の位置を測量し、そしてより外側の空間からの信号、例えば、１，４２０ＧＨｚ、すなわち、水素についての超微細分割周波数の１つであるマイクロ波周波数の信号を検出することによって、宇宙起源に関するデータを収集する。分子および原子のマイクロ波およびラジオ波の周波数に関する大型データベースの大部分は、化学者よりむしろ天文学者および物理的者により開発されてきている。化学における微細および超微細スペクトルの、化学者および物理的者による使用の仕方の明らかなギャップは、これらの潜在的に有用なスペクトルに対して先行技術の化学者が注目しているとしても、その程度が多くないことを明らかに証明している。
【０２９５】
第９ａ図および第９ｂ図を再び参照すると、バルマー系列（すなわち、周波数曲線ＩＩ）は４５６ＴＨｚの周波数で開始している（第３０ａ図参照）。この個々の周波数をより厳密に検査すると、ちょうど１つの４５６ＴＨｚにおける波立つ狭い曲線が存在する代わりに、現実に、４５６ＴＨｚにおける曲線を含む、７つの異なる曲線が一緒に非常に密接して存在することが示される。７つの異なる曲線は微細構造周波数である。第３０ｂ図は、水素における４５６ＴＨｚの曲線についての発光スペクトルを示す。第３１図に示されている、高解像度レーザー飽和スペクトルは、なおいっそう詳細な造を与える。これらの７つの異なる曲線は、一緒に非常に密接して位置し、一般に多重線と呼ぶ。
【０２９６】
示されている７つの異なる微細構造周波数が存在するが、これらの７つの周波数は２つの主要な周波数の回りにグループ化している。これらは第３０ｂ図に示す２つの、背の高い、比較的高い強度の曲線である。これらの２つの高い強度の曲線は、また、第３１図において０ｃｍ−１（４５６．６７６ＴＨｚ）および相対波数０．３４ｃｍ−１（４５６．６８６ＴＨｚ）に示されている。単一の周波数（４５６ＴＨｚ）であると思われるものは実際には主として２つのわずかに異なる周波数（４５６．６７６および４５６．６８６ＴＨｚ）から構成されており、そして２つの周波数は典型的には二重線と呼び、そして周波数は分割である言われる。水素の４５６ＴＨｚの二重線における２つの優勢な周波数間の差または分割は０．０１０ＴＨｚ（１００ＴＨｚ）または０．３４ｃｍ−１波数である。この差周波数１０ＧＨｚは、水素の４５６ＴＨｚ周波数の微細分割周波数と呼ぶ。
【０２９７】
こうして、典型的には通常の電子スペクトルに示される個々の周波数は、２またはそれ以上の一緒に非常に密接して間隔を置いて位置する離散周波数から構成されている。一緒に非常に密接して間隔を置いて位置する離散周波数は、微細構造周波数と呼ぶ。非常にわずかの量で分割して離れている２つの微細構造周波数間の差は、微細分割周波数である（参照：第３２図はｆ０を含んでなりかつｆ０の下に存在するとして示されているｆ１およびｆ２を示す。ｆ１とｆ２との間の差は微細分割周波数として知られている）。２つの微細構造周波数間のこの「差」は、任意の２つの周波数間のこのような差がヘテロダインであるので、重要である。
【０２９８】
第９ａ図および第９ｂ図に示すほとんどすべての水素周波数は、二重線または多重線である。これが意味するように、ほとんどすべての水素電子スペクトル周波数は微細構造周波数および微細分割周波数を有する（これはこれらのヘテロダインが、必要に応じて、分光触媒として使用するために有効であることを意味する）。本発明は、これらの「差」またはヘテロダインがある種の反応において非常に有効であることがあることを開示する。しかしながら、本発明における、これらのヘテロダインの使用を論ずる前に、これらのヘテロダインをさらに理解しなくてはならない。水素についての微細分割周波数（すなわち、ヘテロダイン）のいくつかを表３に列挙する。これらの微細分割ヘテロダインは、マイクロ波からラジオ波周波数領域の上区域までの範囲である。
【０２９９】
【表３】
2004508921.tif 000007
【０３００】
水素におけるちょうど第１系列または曲線Ｉについて、２３より多い微細分割周波数（すなわち、ヘテロダイン）が存在する。微細分割ヘテロダインのリストは、例えば、古典的１９４９参考文献″Ａｔｏｍｉｃ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｌｅｖｅｌ″、Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ　Ｍｏｏｒｅ著、の中に見出すことができる。また、この参考文献には、１３３の炭素についての微細分割ヘテロダインド間隔が列挙されており、それらの周波数は１４．１ＴＨｚ（４７３．３ｃｍ−１）から１２．２ＧＨｚ（０．４１ｃｍ−１）までの範囲である。酸素は１５．９ＴＨｚ（５３２．５ｃｍ−１）から３．８８ＧＨｚ（０．１３ｃｍ−１）までの列挙された２８７の微細分割ヘテロダインを有する。詳述されている２３の白金の微細分割間隔は、周波数（２８７．９ｃｍ−１）において２３．３ＴＨｚ（７７５．９ｃｍ−１）から８．６２ＧＨｚまでである。
【０３０１】
線図的に、いくつかの密接に間隔を置いて位置する周波数への電子周波数の拡大および解像は第３３図に描写されている。電子軌道は軌道数ｎ＝０、１、２、３、およびその他で表示されている。微細構造はαとして表示されている。水素の微細構造についての量子線図は第３４図に示されている。詳しくは、水素原子のｎ＝１およびｎ＝２準位の微細構造が示されている。第３５図は、それぞれ、「Ｃ」，「Ｏ」および「Ｆ」により表示される、炭素、酸素、およびフッ素の最低エネルギー準位についての多重線分割を示す。
【０３０２】
原子についての微細分割周波数（すなわち、ヘテロダイン）に加えて、分子もまた同様な微細構造周波数を有する。分子の微細構造および分割についての起源および誘導化は原子のそれと異なるが、グラフおよび実際的結果は非常に類似する。原子において、微細構造周波数は、それ自身の磁場を有する回転電子の相互作用から生ずると言われる。基本的には、これは単一の原子球の電子雲を意味し、これはスピンしかつそれ自身の磁場と相互作用し、原子の微細構造周波数を生成する。先行技術はこの現象を「スピン軌道結合」と呼ぶ。分子について、微細構造周波数は電子または振動周波数ので実際の回転周波数に対応する。こうして、原子および分子の両方についての微細構造周波数は回転から生ずる。原子の場合において、地球がその軸の回りに回転するように、それはそれ自体の回りをスピンしかつ回転する原子である。分子の場合において、それは空間を通してスピンしかつ回転する分子である。
【０３０３】
第３６図は、ＳＦ６分子の２８．３ＴＨｚ（１０．６μｍの波長、波数９４８ｃｍ−１）付近のＳＦ６帯域の赤外吸収スペクトルを示す。この分子は高度に対称性であり、多少コマにと同様に回転する。高解像度格子分光計を使用して、スペクトルをトレースした。９４１と９５２ｃｍ−１（２８．１および２８．５ＴＨｚ）との間の広い帯域が存在し、３つの鋭い分光曲線が９４６、９４７、および９４８ｃｍ−１（２８．３、２８．３２、および２３．８３４ＴＨｚ）が存在する。
【０３０４】
第３７ａ図は９４９と９５０ｃｍ−１との間から取った狭いスライスを示し、これは第３７ｂ図にいっそう詳細に示すために拡大されている。同調可能な半導体ダイオードレーザーを使用して細部を得た。スペクトルをより詳細に見るとき、現れる、多数のより多くの分光曲線が存在する。これらの曲線をこの分子についての微細構造周波数と呼ぶ。原子または分子の全エネルギーは、その電子、振動、および回転のエネルギーの和である。こうして、本明細書において前述した簡単なプランクの方程式：
Ｅ　＝　ｈν
は、下記のように書き直すことができる：
Ｅ　＝　Ｅｅ　＋　Ｅｖ　＋　Ｅｒ
ここでＥは全エネルギーであり、Ｅｅは電子エネルギーであり、Ｅｖは振動エネルギーであり、そしてＥｒは回転エネルギーである。線図的に、この方程式は分子について第３８図に示されている。電子エネルギーＥｅは、分子中の電子の１つの軌道の変化を含む。それは軌道数ｎ＝０、１、２、３、およびその他で表示される。振動エネルギーＥｖは、分子内の２つの原子間の振動速度の変化により生成され、そして振動数ｖ＝０、１、２、３、およびその他で表示される。最後に、回転エネルギーＥｒは、分子の重心の回りに回転する分子により引き起こされる回転エネルギーである。回転エネルギーは量子数ｎ＝０、１、２、３、およびその他で表示され、角運動量方程式により決定される。
【０３０５】
こうして、ＳＦ６の振動周波数をいっそう詳細に検査することによって、微細構造分子周波数は明らかとなる。これらの微細構造周波数は、実際には、分子回転「Ｊ」により、各振動周波数のサブセットとして生成される。ちょうど回転準位「Ｊ」は第３８図において実質的に均一に分離されるので、周波数としてプロットするとき、それらはまた実質的に均一に分離される。
【０３０６】
この概念は、いくつかの追加の周波数線図を見ることによって、容易に理解することができる。例えば、第３９ａ図は気体の塩化水素についての純粋な回転吸収スペクトルを示し、そして第３９ｂ図は低い解像度における同一スペクトルを示す。第３９ａ図において、「櫛」の歯に多少類似するように見える、分離した波は個々の回転周波数に対応する。２０〜５００ｃｍ−１の周波数で延びる完全な波（すなわち、櫛全体を構成する波）は、振動周波数全体に対応する。低い解像度または倍率において、この組の回転周波数は約２０ｃｍ−１（５９８ＧＨｚ）にピークを有する単一の周波数であるように見える（第３９ｂ図参照）。これは原子周波数、例えば、４５６ＴＨｚの水素周波数が出現する方法に非常に類似する（すなわち、低い解像度におけるちょうど１つの周波数、これはより高い解像度において、いくつかの異なる周波数であることが見出される）。
【０３０７】
第４０図において、シアン化水素の回転スペクトル（すなわち、微細構造）が示されており、ここで「Ｊ」は回転準位である。再び、回転準位の規則的な間隔に注意すべきである。（このスペクトルは典型的なスペクトルの向きが反対であることに注意すべきである）。このスペクトルは水平Ｙ軸上で放射よりむしろ透過を使用し、こうして、強度はＹ軸上で、上方よりむしろ、下方に増加する。
【０３０８】
さらに、第４１図は複数の回転周波数を含むＦＣＣＦについてのν１−ν５振動帯域を示す（ここでν１は振動準位１でありそしてν５は振動準位５である）。微細な鋸歯状スパイクのすべてのは、回転周波数に対応する微細構造周波数である。回転周波数の実質的に規則的な間隔に注目すべきである。また、回転周波数強度の波状パターン、ならびに回転周波数強度の交互するパターン注目すべきである。
【０３０９】
表４中に列挙されている一酸素炭素の基底状態についての実際の回転周波数（すなわち、微細構造周波数）を考慮する。
【０３１０】
【表４】
2004508921.tif 000008
【０３１１】
回転周波数の各々はほぼ１１５ＧＨｚで規則的に間隔を置いて位置する。先行技術の量子理論は、下記式により回転周波数がプランクの定数および慣性モーメント（すなわち、分子の重心）に関係づけられる：
Ｂ　＝　ｈ／８π２Ｉ
ここでＢは回転定数であり、ｈはプランクの定数であり、そしてＩは分子についての慣性モーメントである。そこから、先行技術は下記に対応する回転準位ｆｒｏの周波数方程式を確立した：
ｆ　＝　２Ｂ（Ｊ　＋　１）
ここでｆは周波数であり、Ｂは回転定数であり、そしてＪは回転準位である。こうして、ある分子についての回転スペクトル（すなわち、微細構造スペクトル）は線の調和系列であることが見出された、周波数のすべてのは同一量で間隔を置いて位置するか、または分割（すなわち、ヘテロダイン）している。この量は先行技術において「２Ｂ」と呼ばれ、そして「Ｂ」は通常周波数、例えば、ＭＨｚとして列挙される。これは第４２図においてＣＯについての最初の４つの回転周波数についてグラフ中に含有されるに表示される。
【０３１２】
この事実はいくつかの理由で興味深いことである。多数のデータベース中に列挙されている回転定数「Ｂ」は、分子についての回転周波数間の差の半分に等しい。これが意味するように、すべての回転周波数間のヘテロダインド差である、基本的周波数「２Ｂ」に対して、Ｂは第１低調周波数である。一酸素炭素について列挙された回転定数Ｂは５７．６ＧＨｚ（５７，６３５．９７０ＭＨｚ）である。これは基本的には回転周波数間の１１５ＧＨｚの差の半分である。こうして、本発明によれば、分子の回転準位を刺激しようとする場合、量「２Ｂ」を使用することができる。なぜなら、それは基本的な第１世代のヘテロダインであるからである。選択的に、「Ｂ」はそのヘテロダインの第１低調に対応するので、同一「Ｂ」を使用することができる。
【０３１３】
さらに、刺激のためにマイクロ波を使用しようとする場合、使用するマイクロ波周波数は分子の基底状態またはその付近の刺激準位（すなわち、第３８図においてｎ＝０）に制限されるであろうことを、先行技術は教示している。第３８図において上方により高い電子および振動準位に進行するとき、必要な周波数は赤外、可視、および紫外の領域に対応するであろうことを、先行技術は教示している。しかしながら、先行技術はこの点に関する間違っている。
【０３１４】
再び第３８図を参照すると、電子または振動準位のどれを精査するかに無関係に、回転周波数は均一に間隔を置いて位置することが明らかである。第３８図に示す均一な間隔は、すべてのより高い振動および電子準位を通して上方に進行するとき、回転周波数が均一に間隔を置いて位置するためである。フッ化リチウム（ＬｉＦ）についての回転周波数をいくつかの異なる回転および振動準位において、表５に列挙する。
【０３１５】
【表５】
2004508921.tif 000009
【０３１６】
表５から明らかなように、振動準位が何であっても、回転周波数間の差は約８６，０００〜約８９，０００ＭＨｚ（すなわち、８６〜８９ＧＨｚ）である。こうして、本発明によれば、約８６，０００ＭＨｚ〜約８９，０００ＭＨｚマイクロ波周波数を使用することによって、分子を基底状態からその最高のエネルギー準位までのすべての道程にわたって刺激することができる。この効果は先行技術によりまったく示唆されてきていない。詳しくは、分子の回転周波数は独特の方法で操作することができる。第１回転準位は８９，７４０ＭＨｚの自然の振動周波数（ＮＯＦ）を有する。第２回転準位は１７９，４７０ＭＨｚのＮＯＦを有する。こうして、
ＮＯＦｒｏｔａｔｉｏｎａｌ １→２　−　ＮＯＦｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ０→１
＝　減算周波数ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ２→１
または
１７９，４７０ＭＨｚ　−　８９，７４０ＭＨｚ　＝　８９，７３０ＭＨｚ
こうして、本発明は、すべての周波数がヘテロダインする方法に類似する方法で加算および減算することによって、回転周波数のＮＯＦがヘテロダインすることを発見した。詳しくは、２つの回転周波数はヘテロダインして減算周波数を生成する。減算周波数は、核物理的および分光学のマニュアル中に列挙されている誘導回転定数「Ｂ」程度に大きいく、正確に２倍になることがある。こうして、分子における第１回転周波数を減算周波数ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ２→１で刺激するとき、第１回転周波数はＮＯＦｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ０→１（すなわち、第１回転周波数）とヘテロダイン（すなわち、この場合において加算）して、分子の第２回転準位の自然の振動周波数である、ＮＯＦｒｏｔａｔｉｏｎａｌ １→２を生成する。換言すると、
減算周波数ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ２→１　＋　ＮＯＦｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ０→１
＝　ＮＯＦｒｏｔａｔｉｏｎａｌ １→２
または
８９，７３０ＭＨｚ　＋　８９，７４０ＭＨｚ　＝　１７９，４７０ＭＨｚ
本発明は回転周波数が実際に均一に間隔を置いて位置する調和であることを開示したので、減算周波数は第２準位ＮＯＦと加算して第３準位ＮＯＦを生成する。減算周波数は第２準位ＮＯＦと加算して第４準位ＮＯＦを生成する。およびその他。こうして、本発明によれば、単一のマイクロ波周波数を使用することによって、振動帯域におけるすべての回転準位を刺激することができる。
【０３１７】
その上、振動周波数のすべての回転準位が励起される場合、振動周波数もまた相応して励起されるであろう。さらに、電子準位のすべての振動準位が励起される場合、電子準位がその上励起されるであろう。こうして、本発明の教示によれば、単一のマイクロ波周波数を使用することによって分子の電子および振動構造の最高の準位を励起することができる。これは、マイクロ波の使用が分子の基底状態に制限された先行技術の教示と対照的である。詳しくは、目標が上振動または電子準位と直接的に共鳴することである場合、先行技術はマイクロ波周波数を使用できないことを教示する。しかしながら、本発明によれば、触媒の作用機構が、例えば、間接的にヘテロダインを通してターゲット種と共鳴させ、次いで１またはそれ以上のマイクロ波と共鳴させることによって、開始される場合、周波数を使用して少なくとも１つの上準位の振動または電子の状態を活発化することができる。したがって、本発明の教示をそれをヘテロダインする簡単なプロセスと組合わせて使用することによって、マイクロ波周波数が分子の基底状態の準位に制限されないことが容易に明らかとなる。
【０３１８】
本発明は、少なくとも１つの調和周波数（例えば、調和）を利用することによって、触媒はターゲット種を間接的に刺激できることを決定した。しかしながら、触媒はまた問題の少なくとも１つの基本的周波数との直接的共鳴によりターゲット種を刺激することができる。しかしながら、回転周波数は両方機構の使用を生ずることができる。例えば、第４２図は基底状態のＣＯについての最初の４つの回転周波数を示す微細構造スペクトルのグラフ表示である。ＣＯの第１回転周波数は１１５ＧＨｚである。回転周波数間のヘテロダインド差もまた１１５ＧＨｚである。第１回転周波数と周波数間のヘテロダインド差は同一である。上準位回転周波数のすべては第１周波数の調和である。先行技術の回転定数「Ｂ」のみを取扱うとき、この関係は明らかではない。しかしながら、周波数に基づく分光化学分析は、本発明のそれらと同様に、このような考えの理解を容易とする。
【０３１９】
ＬｉＦについての第１準位の回転周波数を検査すると、それはそれと第２準位の回転周波数との間のヘテロダインド差とほぼ同一であることが示される。回転周波数は第１回転周波数の順次の調和である。したがって、分子を２Ｂ（すなわち、回転周波数間のヘテロダインド調和の差）に等しい周波数で刺激する場合、本発明はエネルギーがヘテロダインを通して間接的にすべての上回転周波数と共鳴するであろうことを教示する。これは重要な発見である。
【０３２０】
先行技術は分光学において使用する多数の定数を開示し、これら定数は、ちょうど回転定数「Ｂ」が回転微細構造分子周波数の調和間隔に関係するように、ある方法または他の方法で原子および分子の周波数に関係する。アルファ（α）回転−振動定数はこのすぐれた例である。アルファ回転−振動定数は、振動が変化するとき、同一回転準位についての周波数のわずかの変化に関係する。例えば、第４３ａ図はＬｉＦについての回転準位が同一であるが、振動準位が異なる周波数を示す。周波数はほとんど同一であるが、異なる振動準位間で数％だけ変化する。
【０３２１】
第４３ｂ図を参照すると、第４３ａ図の異なる振動準位における種々の回転遷移についてのすべての周波数間の差が示されている。第４３ｂ図の上部の線における回転遷移０→１は振動準位０において８９，７４０ＭＨｚの周波数を有する。振動準位１において、０→１遷移は８８，３１９．１８ＭＨｚである。これらの２つの回転周波数間の差は１，４２１．２８ＭＨｚである。振動準位２において、０→１遷移は８６，９２１．２０ＭＨｚである。それと振動準位１周波数（８８，３１９．１８ＭＨｚ）との間の差は１，３９７．９８ＭＨｚである。異なる振動準位間の同一Ｊ回転準位はほぼ同一である。Ｊ＝０→１回転準位について、それらの中心は１，４００ＭＨｚの周波数付近である。
【０３２２】
Ｊ＝１→２遷移について、差の中心はほぼ２，８００Ｈｚであり、そしてＪ＝２→３遷移について、差の中心はほぼ４，２００Ｈｚである。１，４００、２，８００および４，２００Ｈｚおよびその他のそれらの差周波数のすべては互いの調和である。さらに、それらのすべてはアルファ回転−振動定数の調和である。ちょうど実際の分子回転周波数は回転定数「Ｂ」の調和であるように、回転周波数間の差はアルファ回転−振動定数の調和である。したがって、分子がアルファ回転−振動周波数に等しい周波数で刺激される場合、本発明はエネルギーがヘテロダインを通して間接的にすべての回転周波数と共鳴するであろうことを教示する。
【０３２３】
第４４図に示す３原子分子ＯＣＳについての回転および振動状態を考える。第４４図は、ＯＣＳ分子における異なる振動状態についての同一回転準位（Ｊ＝１→２）を示す。基底振動（０００）準位、Ｊ＝１→２遷移；および励起振動状態（１００）Ｊ＝１→２遷移について、２つの周波数間の差は４×アルファ１（４α１）に等しい。他の励起状態において、基底振動（０００）準位、Ｊ＝１→２遷移と、２つのｌ型二重線の中心との間の周波数差は４×アルファ２（４α２）である。より高い励起振動状態において、（０００）と（０２°０）との間の周波数差は８×アルファ２（８α２）である。こうして、回転−振動定数「α」は実際に分子周波数の調和であることを理解できる。こうして、本発明によれば、「α」周波数、または「α」の調和による分子の刺激は、その分子の回転−振動周波数と直接的に共鳴するか、あるいは間接的に調和的にヘテロダインするであろう。
【０３２４】
他の興味深い定数はｌ型二重定数である。また、この構成は第４４図に示されている。詳しくは、第４４図は３原子分子ＯＣＳについての回転遷移Ｊ＝１→２を示す。ちょうど原子周波数が時には二重線または多重線に分割されたように、回転周波数もまた二重線に分割された。それらの間の差をｌ型二重定数と呼ぶ。これらの定数は通常α定数よりも小さい（すなわち、より低い周波数を有する）。ＯＣＳ分子について、α定数は２０．５６および１０．５６ＭＨｚであるが、ｌ型二重定数は６．３ＭＨｚである。これらの周波数のすべては電磁スペクトルのラジオ波部分の中に存在する。
【０３２５】
前述したように、周波数が実質的に同一である場合、エネルギーは直接的共鳴により移動する。エネルギーはまたヘテロダインにより間接的に移動する（すなわち、他の周波数で加算または減算した後、周波数は実質的に合致する）。前述したように、直接的または間接的に共鳴周波数は正確に合致することは不必要である。それらが単に密接する場合、有意な量のエネルギーがなお移動するであろう。ヘテロダインを介して分子または他の物質に関係する任意の定数または周波数を使用して、例えば、エネルギーを物質に移動させることができ、それゆえ物質と直接的に相互作用させることができる。
【０３２６】
水素および酸素が結合して水を生成する反応において、本発明は、原子状ハウジングおよびヒドロキシラジカルの反応中間体の活発化が反応の維持にきわめて重要であることを教示する。これに関して、物理的触媒の白金は両方の反応中間体と直接的または間接的に共鳴することによってそれらを活発化させる。また、白金は中間体を多重エネルギー準位において活発化させ、エネルギー増幅のための条件をつくる。本発明は、また、原子の微細構造周波数を使用することによって、白金の作用機構をコピーする方法を教示する。
【０３２７】
本発明は、周波数間の非常にわずかの変動（例えば、４５６．６７６および４５６．６８６ＴＨｚ）を使用して微細構造周波数との共鳴を前述した。しかしながら、微細構造周波数との間接的共鳴は有意な差である。詳しくは、単に微細構造周波数間の差またはヘテロダインである、微細分割周波数を使用することによって、本発明は間接的共鳴を達成できることを教示する。水素の４５６ＴＨｚ微細構造および微細分割周波数を検査することによって（例えば、多数のヘテロダインが示されている第３０図および第３１図および表３参照）。換言すると、微細構造周波数間の差は次のようにして計算することができる：
４５６．６８６ＴＨｚ　−　４５６．６７６ＴＨｚ　＝　０．０１０２ＴＨｚ　＝　１０．２ＧＨｚ
こうして、水素原子を１０．２ＧＨｚの電磁エネルギー（すなわち、マイクロ波に対応するエネルギー）に対して暴露させる場合、４５６ＴＨｚの電磁スペクトル周波数をそれとの間接的共鳴により活発化される。換言すると、１０．２ＧＨｚを４５６．６７６ＴＨｚに加算して４５６．６８６ＴＨｚの共鳴周波数を生成する。また、１０．２ＧＨｚを４５６．６８６ＴＨｚから減算して４５６．６７６ＴＨｚの共鳴周波数を生成する。こうして、１０．２ＧＨｚを水素原子に導入することによって、水素原子を４５６ＴＨｚ周波数において励起させる。マイクロ波周波数を使用する電子準位を刺激することができる。
【０３２８】
本発明によれば、また、模倣される触媒機構の組合わせを使用することができる。例えば、下記のことが可能である：１）ヘテロダイン（すなわち、微細分割周波数）を通して間接的に水素原子の周波数と共鳴させる；および／または２）多重周波数において水素原子と共鳴させる。このような多重共鳴はマイクロ波周波数の組合わせを使用して同時、順次に、および／または快活または突発的に発生させることができる。例えば、１０．８７ＧＨｚ、１０．２ＧＨｚ、３．２３ＧＨｚ、１．３８ＧＨｚ、および１．０６ＧＨｚの水素についての個々のマイクロ波の微細分割周波数を順次に使用することができる。本明細書に明白に記載しなかった水素についての多数の微細分割周波数が存在し、こうして、入手可能な装置の周波数領域に依存して、本発明は、入手可能な装置の能力に対して選択した周波数を調整する手段を提供する。
【０３２９】
本発明に従い多重電磁エネルギー周波数を送出す他の方法は、より高い周波数のための搬送波としてより低い周波数を使用することである。これは、例えば、約２３９ＭＨｚの速度で来るバーストで、短いバーストにおいて１０．２ＧＨｚを生成することによって、実施することができる。これらの周波数の両方は水素の微細分割周波数である。また、これはＥＭエネルギーを連続的に送出しかつ約２３９ＭＨｚの速度で振幅を変化させることによって達成することができる。これらの教示は、単独でまたは本明細書に開示する種々の他の技術と組み合わせて使用することができる。こうして、触媒の１またはそれ以上の作用機構を模倣しかつ原子の微細構造周波数および微細分割周波数を使用することによって、マイクロ波周波数およびラジオ波周波数を使用する原子の上準位を活発化させることが可能である。したがって、特定の原子を選択的に活発化またはターゲッティングすることによって、所望の最終生成物への望ましい反応を触媒化および案内することが可能である。環境に依存して、より低い周波数を使用するオプションは多数の利点を有することがある。より低い周波数は典型的には大きい反応空間および体積の中への浸透に非常にすぐれるに違いなく、そして大規模の工業的応用によりよく適することがある。より高い周波数を送出す大きい、嵩高装置（例えば、レーザー）と反対に、より低い周波数は携帯用のコンパクトな装置で送出すことができる。分光触媒の周波数は、簡単な理由で、ＥＭエネルギーの他の源からの干渉を回避できるように選択することができる。こうして、本発明によれば、ヘテロダイングおよび微細構造分割周波数の基本的プロセスを理解すると、ターゲッティングした方法で分光エネルギー触媒を設計しかつ適用するとき大きい柔軟性が得られる。詳しくは、物理的触媒の分光パターンを単に再現するよりむしろ、本発明の教示に従うかぎり、電磁スペクトルにおける周波数の全領域を完全に使用できることを本発明は教示する。こうして、ある望ましい周波数を適用することができるが、それほど望ましくない他の周波数を反応系における特定の参加因子および／または成分に対してターゲッティングされた適用された分光エネルギー触媒の中から外に放置することができる。
【０３３０】
それ以上の例として、水を生成する水素および酸素の反応を再び参照する。マイクロ波領域において触媒の作用機構を複製することによって、水反応を触媒化しうとする場合、本発明はいくつかのオプションが利用可能であることを教示する。他のこのようなオプションは、ヒドロキシラジカルの反応中間体を白金が活発化するとう知識を使用することである。水素原子に加えて、ヒドロキシラジカルのＢ周波数は５６５．８ＧＨｚである。それが意味するように回転周波数間のヘテロダインド差は２Ｂまたは１，１３１，６ＧＨｚである。したがって、このような周波数を利用してヒドロキシラジカル中間体の励起を達成することができる。
【０３３１】
さらに、ヒドロキシについてのα定数は２１．４ＧＨｚである。したがって、この周波数をまたヒドロキシラジカルの励起に適用することができる。こうして、水素および酸素の気体をチャンバーに導入し、気体を２１．４ＧＨｚで照射することによって、水は生成するであろう。この特定のギガヘルツのエネルギーは、回転準位が同一であるが、振動準位が異なる回転周波数の調和ヘテロダインである。ヘテロダインド周波数はすべての回転周波数を活発化させ、回転周波数は振動準位を活発化させ、振動準位は電子周波数を活発化させ、電子周波数は反応を触媒化する。したがって、前述の反応はいくつかの適用可能な周波数で適用された分光触媒で触媒化しまたはターゲッティングすることができ、それらの周波数のすべては１またはそれ以上の参加因子における１またはそれ以上の周波数と合致し、こうしてエネルギー移動を可能とする。
【０３３２】
なおさらに、５６５．８ＧＨｚ、またはさらに１，１３１，６ＧＨｚの周波数のデリバリーは、活発化するようになる分子における回転準位の実質的にすべてを、基底状態からすべての道程で、生ずるであろう。このアプローチは触媒の作用機構を２つの方法でコピーする。第１の方法は、ヒドロキシラジカルを活発化させ、きわめて重要である反応中間体が水の生成を触媒化し続けようにさせる。触媒からコピーされた第２機構は、分子における多重準位を活発化させることである。回転定数「Ｂ」は回転周波数に関するので、ヘテロダインは分子においてすべての準位で起こる。こうして、周波数「Ｂ」は分子におけるすべての準位を活発化させる。これにより、エネルギー増幅系、例えば、物理的触媒白金で起こるエネルギー増幅系の確立を促進する。
【０３３３】
なおさらに、ｌ型二重定数に対応する周波数で分子が活発化された場合、このような周波数は、原子スペクトルからの微細分割周波数を使用する、実質的に類似する方法で使用することができる。二重線における２つの周波数間の差はヘテロダインであり、そしてそのヘテロダイン周波数（すなわち、分割周波数）で二重線を活発化させると、基本的周波数は活発化し、反応は触媒化される。
【０３３４】
なおそれ以上の例において、周波数と原子の微細構造との組合わせを利用する。例えば、１，１３１，６ＧＨｚの一定の中心周波数（すなわち、ヒドロキシラジカルについての回転周波数間のヘテロダインド差）を中心周波数付近で±２１．４ＧＨｚだけ変化する振動（すなわち、回転周波数間のα定数調和）とともに利用することによって、１，１３１，６ＧＨｚのＥＭエネルギーを短いバーストで、２１．４ＧＨｚの放射で来るバーストとともに使用することができるであろう。
【０３３５】
同一準位について回転周波数間にわずかの振動が存在するので、その周波数領域を使用してバーストを構築することができる。例えば、最大「Ｂ」が５６５．８ＧＨｚである場合、回転周波数ヘテロダインは１，１３１，６ＧＨｚに対応する。最小「Ｂ」が５５１．２ＧＨｚである場合、これは１，１０２ＧＨｚの回転周波数ヘテロダインに対応する。こうして、周波数が１，１００ＧＨｚから出発し、１，１４０ＧＨｚに増加するエネルギーの「チープ（ｃｈｉｒｐｓ）」またはバーストを使用することができるであろう。事実、トランスミッターを２１．４ＧＨｚの速度で「チープ」またはバーストするように設定することができるであろう。
【０３３６】
いずれの場合においても、原子および分子の微細構造周波数を、それらの付随するヘテロダインおよび調和とともに、使用する多数の方法が存在する。触媒の作用機構を理解すると、本発明の教示を用いて、高い周波数の紫外および可視光領域から、時にはいっそう管理可能なマイクロ波およびラジオ波領域までの分光触媒を利用することができる。その上、本発明は、化学反応および／または反応経路に対するマイクロ波およびラジオ波のエネルギーの効果の計算および／または測定を可能とする。
【０３３７】
超微細周波数
微細構造周波数は微細構造周波数に類似する。微細構造周波数は、標準周波数のスペクトルの一部分を拡大することによって見ることができる。超微細周波数は微細構造スペクトルの一部分を拡大することによって見ることができる。微細構造分割周波数は、電子スペクトルよりも低い周波数において、主として電磁スペクトルの赤外およびマイクロ波領域において発生する。超微細分割周波数は、微細構造スペクトルよりもいっそう低い周波数において、主として電磁スペクトルのマイクロ波およびラジオ波領域において発生する。微細構造周波数は、一般に、それ自身の磁場と相互作用する少なくとも電子により引き起こされる。超微細周波数は、一般に、核の磁場と相互作用する少なくとも電子により引き起こされる。
【０３３８】
第３６図は、ＳＦ６についての回転−振動帯域周波数を示す。回転−振動帯域および微細構造は再び第１４図に示されている。しかしながら、微細構造周波数は、標準振動帯域スペクトルの小さい区画を拡大することによって見ることができる（すなわち、第４５図の下部はいくつかの微細構造周波数を示す）。多数の面に関して、微細構造周波数の見ることは、拡大鏡で標準スペクトルを見ることに類似する。標準振動周波数帯域の平坦な重要でない部分のように見られる領域を拡大すると、より低い周波数分割を有する多数のより多くの曲線が示される。これらの多数の他の曲線は微細構造曲線である。同様に、得られた微細構造スペクトルの小さい、重要でなと思われる部分を拡大することによって、超微細スペクトルとして知られている多数のより多くの曲線のなお他のスペクトルが見られる。
【０３３９】
ＳＦ６微細構造スペクトルの小さい部分（すなわち、０〜３００）は第４６図において拡大されている。超微細スペクトルは、なおより低い周波数による多数の曲線の分割部分を含む。この時、微細構造スペクトルは規則的振動スペクトル代わりに拡大された。見出されたものは、なおいっそう一緒に密接した、なおより多くい曲線である。第４７ａ図および第４７ｂ図は、第４６図において星印（すなわち、「＊」および「＊＊」）でマークした２つの曲線のそれ以上の拡大を示す。
【０３４０】
第４６図において単一の波立つ曲線であるように思われるものは、一緒に非常に密接に間隔を置いて位置する、１系列のいくつかの曲線であることが判明する。これらは超微細周波数の曲線である。したがって、微細構造スペクトルは一緒に非常に密接に間隔を置いて位置する、いくつかのより多くの曲線から構成されている。一緒に十分に密接に間隔を置いて位置する、これらの他の曲線は超微細周波数に対応する。
【０３４１】
第４７ａ図および第４７ｂ図は、超微細周波数の間隔が一緒に非常に密接しかつ多少規則的間隔で存在することを示す。超微細曲線が分割分離している小さい量は、超微細分割周波数と呼ばれる。超微細分割周波数もまたヘテロダインである。この考えは、微細分割周波数の考えに実質的に類似する。分割分離している２つの曲線間の差は分割周波数と呼ばれる。前述したように、２つの間の差はヘテロダイン周波数と呼ぶ。そのように、超微細分割周波数のすべては超微細周波数のヘテロダインである。
【０３４２】
超微細周波数の曲線は微細構造曲線から生ずるので、超微細分割周波数は微細構造分割周波数の端数でのみ発生する。微細構造分割周波数は実際にちょうどいくつかの曲線であり、規則的スペクトル周波数付近で一緒に非常に密接して間隔を置いて位置する。微細構造分割周波数を拡大すると、超微細分割周波数屈が生ずる。超微細分割周波数は実際にちょうどいくつかのより多くの曲線であり、一緒に非常に密接して間隔を置いて位置する。曲線が一緒に密接するほど、それらを分離する距離または周波数はより小さくなる。ここで、任意の２つの曲線を分離する距離はヘテロダイン周波数である。そのように、任意の２つの曲線が一緒に密接するほど、それらの間のヘテロダイン周波数はより小さく（より低く）なる。超微細分割周波数間の距離（すなわち、ヘテロダイン周波数が分割分離する量）は超微細分割周波数である。また、それは定数または間隔と呼ばれる。
【０３４３】
水素の電子スペクトル周波数は２，４６６ＴＨｚである。２，４６６ＴＨｚの周波数は間隔を置いて位置する１０．８７ＧＨｚ（０．０１０８７ＴＨｚ）微細構造から構成されている。こうして、微細分割周波数は１０．８７ＧＨｚである。ここで、微細構造曲線は超微細曲線から構成されている。これらの超微細曲線はちょうど２３．６８および５９．２１ＭＨｚで間隔を置いて位置する。こうして、２３および５８ＭＨｚの両方は水素についての超微細分割周波数である。水素についての他の超微細分割周波数は、２．７１、４．２１、７．０２、１７．５５、５２．６３、１７７．６４、および１，４２０，０ＭＨｚを包含する。超微細分割周波数は微細構造分割周波数よりも一緒に十分に密接に間隔を置いて位置するので、超微細分割周波数は微細分割周波数よりも小さくかつより低い。
【０３４４】
こうして、超微細分割周波数は微細分割周波数よりも低い。これが意味するように、微細分割周波数が可能であるように、赤外およびマイクロ波領域の中に存在するよりむしろ、超微細分割周波数はマイクロ波およびラジオ波領域の中に存在する。これらのより低い周波数は、電磁スペクトルのＭＨｚ（１０６ヘルツ）およびＫｈｚ（１０３ヘルツ）領域の中に存在する。水素についての超微細分割周波数のいくつかは第４８図に示されている（第４８図は水素のｎ＝２〜ｎ＝３遷移における超微細構造を示す）。
【０３４５】
第４９図はＣＨ３Ｉについての超微細周波数を示す。これらの周波数は、その分子についての微細構造周波数の拡大である。その分子についての微細構造周波数は実際に回転周波数であるので、示されているものは実際に回転周波数の超微細分割である。第４９図はちょうどＪ＝１→２回転遷移の超微細分割を示す。２つの最も高い曲線間の分割は１００ＭＨｚより小さい。
【０３４６】
第５０図は、分子ＣｌＣＮの他の例を示す。この組の超微細構造はＣｌＣＮについての基底振動状態のＪ＝１→２遷移である。超微細周波数は、ちょうど数メガヘルツ（ＭＨｚ）でかつわずかの場所において十分に１メガヘルツより小さい量で、分離されていることに注目すべきである。
【０３４７】
ＮＯについてのＪ＝１／２→３／２回転遷移のエネルギー準位線図およびスペクトルは、第５１図に示されている。
【０３４８】
第５２図において、ＮＨ３についての超微細分割周波数が示されている。周波数は一緒にそのように密接に間隔を置いて位置するので、下部の目盛りはキロヘルツ（Ｋｃ／ｓｅｃ）である注目すべきである。線の超微細特徴は、ビーム分光計を使用して得られる。
【０３４９】
ちょうど微細分割周波数を使用するときのように、超微細分割周波数は原子および分子の周波数のヘテロダインである。したがって、、原子または分子を超微細分割周波数に等しい周波数（超微細周波数間のヘテロダインド差）で刺激する場合、本発明は、超微細分割周波数に等しいエネルギーがヘテロダインを通して間接的に超微細周波数と共鳴するであろうことを教示する。引き続いて、関係する回転、振動、および電子のエネルギーは刺激されるであろう。これは重要な発見である。これにより、特定の反応系成分を選択的に刺激しかつターゲッティングするためにより多くのラジオ波およびマイクロ波の周波数を使用することができる（例えば、原子状水素中間体を、例えば、２．５５、２３．６８、５９．２および／または１，４２０ＭＨｚで刺激することができる）。
【０３５０】
超微細周波数は、微細周波数のように、また二重線のような特徴を含有する。詳しくは、わずかに単一の超微細周波数曲線を見出すことを期待する領域において、その代わりに２つの曲線が存在する。典型的には、単一の超微細周波数が期待された位置の各側に１つ。超微細ダブリング（ｄｏｕｂｌｉｎｇ）を第５３図および第５４図に示す。また、この超微細スペクトルはＮＨ３からのものである。第５３図はＪ＝３回転準位に対応し、そして第５４図はＪ＝４回転準位に対応する。ダブリングはＪ＝３曲線において最も容易に見ることができる（すなわち、第５３図）。２組の短い曲線、高い１つ、次いで２つのより多くの短い組が存在する。曲線の短い組の各々は、一般に、ちょうど１つの曲線を期待する場所に位置する。その代わりに、主要な曲線の各側に１つずつ、２つの曲線が存在する。曲線の各組は超微細二重線である。
ダブリング源、例えば、ｌ型ダブリング、Ｋダブリング、およびＡダブリング、およびその他を示す異なる記号法が存在し、そしてそれらはそれら自身の定数または間隔を有する。種々の型の二重線の形成の背後にある詳細な理論に無関係に、任意の２つの超微細多重線曲線間の間隔もまたヘテロダインであり、こうしてこれらのダブリング定数は周波数ヘテロダインを表す。したがって、それらの周波数ヘテロダイン（すなわち、ヘテロダイン定数）をまた本発明に従い分光エネルギー触媒として使用することができる。
【０３５１】
詳しくは、原子または分子における周波数を直接的または間接的に決定することができる。目標がある理由で水素の２，４６６ＴＨｚ周波数を刺激する場合、例えば、紫外線レーザーは２，４６６ＴＨｚ電磁放射で水素を照射することができる。これは原子を直接的に刺激するであろう。しかしながら、このようなレーザーが入手不可能である場合、１０．８７ＧＨｚの水素の微細構造分割周波数はマイクロ波装置を使用して達成することができる。このギガヘルツ周波数は２，４６６における２つの密接に間隔を置いて位置する微細構造曲線とヘテロダイン（すなわち、加算または減算）し、そして２，４６６ＴＨｚの周波数帯域を刺激するであろう。これは原子を間接的に刺激するであろう。
【０３５２】
なおさらに、ラジオ波装置により生成される２３．６８ＭＨｚにおいて水素の超微細分割周波数を使用することによって、原子を刺激することができるであろう。２３．６８ＭＨｚの周波数は２，４６６における２つの密接に間隔を置いて位置する超微細周波数曲線とヘテロダイン（すなわち、加算または減算）し、そして２，４６６ＴＨｚの微細構造曲線を刺激するであろう。微細構造曲線の刺激は引き続いて水素原子の２，４６６ＴＨｚの電子周波数の刺激に導くであろう。
【０３５３】
なおさらに、電磁スペクトルのラジオ波およびマイクロ波部分における水素についての追加の超微細分割周波数をまた使用しえ原子を刺激することができるであろう。例えば、２．７ＭＨｚ、４．２ＭＨｚ、７ＭＨｚ、１８ＭＨｚ、２３ＭＨｚ、５２ＭＨｚ、および５９ＭＨｚを有するラジオ波パターンを使用できるであろう。これは水素のいくつかの異なる超微細周波数を刺激し、そしてそれはそれらの本質的にすべてを同時に刺激するであろう。これは微細構造周波数の刺激を引き起こし、これは引き続いて水素原子における電子周波数を刺激するであろう。
【０３５４】
なおさらに、入手可能な装置および／または設計、および／またはプロセシング条件に依存して、いくつかのデリバリーモードの変化を使用することもできる。例えば、より低い周波数の１つはより上の周波数についての搬送周波数であることができる。５２ＭＨｚの連続的周波数の振幅を２．７ＭＨｚの速度で変化させることができるであろう。あるいは、５９ＭＨｚの周波数を４．２ＭＨｚの速度でパルスさせることができるであろう。これらの周波数を組合わせおよび／または送出すことができる種々の方法が存在し、これらは異なる波形の継続時間、強度の形状、デューティサイクル、およびその他を包含する。超微細分割周波数で刺激するかに依存して、例えば、種々のかつ特定のトランジエントの展開を正確に調整し、制御し、微細および／または超微細分割周波数を使用して遷移を正確に制御することができる。
【０３５５】
したがって、本発明の主要な点は、周波数が合致するとき、エネルギーは移動することをいったん理解し、次いで合致に有効な周波数を決定することは次の工程であることである。本発明は、その目標を達成する方法を正確に開示する。装置の制限、プロセシングの拘束、およびその他間の相互作用により、特定の目的にどの周波数が最良であるかを決定することができる。こうして、直接的共鳴および間接的共鳴の両方は分光エネルギー触媒を使用する適当なアプローチである。
【０３５６】
電場
物質の分光パターンを変更する他の手段は、電場に物質を暴露することである。詳しくは、電場の存在下に、原子および分子の分光周波数線を分割し、シフトさせ、拡大し、または強度を変化させることができる。スペクトル線に対する電場効果は、その発明者、Ｊ．　Ｓｔａｒｋに敬意を表して「シュタルク効果」として知られている。１９１３年において、Ｓｔａｒｋは水素のバルマー系列（すなわち、第９ａ図および第９ｂ図の曲線ＩＩ）がいくつかの異なる成分に分割されることを発見したが、Ｓｔａｒｋは水素火炎の存在下に高い電場を使用した。その年月の間に、Ｓｔａｒｋの本来の観測は分光学の１つの別の部門、すなわち、電場により引き起こされる原子および分子のそれぞれのスペクトル線を測定することによって原子および分子の構造を研究することに進展した。
【０３５７】
電場効果は微細および微細分割周波数にある程度類似する。詳しくは、前述したように、微細構造周波数および超微細分割周波数は、それらの低周波数の分割または結合定数と一緒に、電子の電場および電子または核の磁場との間において、原子または分子の内側の相互作用により発生された。電場効果は、原子の内側から来る電場代わりに、電場が原子の外側から適用されることを除外して類似する。シュタルク効果は、原子または分子の外側からの、主として外部の電場の相互作用であり、電場および磁場は原子または分子内で既に確立されている。
【０３５８】
原子、分子、イオンおよび／またはそれらの成分に対する電場効果を検査するとき、電場の特質をまた考慮すべきである（例えば、電場が静的であるか、または動的であるかどうか）。静的電場は直流により生成することができる。動的電場は時間的に変化し、交流により生成することができる。電場が交流からのものである場合、例えば、原子または分子の周波数に比較して交流の周波数をまた考慮すべきである。
【０３５９】
原子において、外部の電場は原子の電子の電荷分布を混乱させる。電子自身の電場のこの分布はその中の双極子モーメントを誘導する（すなわち、わずかに不均斉の電荷分布）。次いで、この不均斉の電子双極子モーメントは外部の電場と相互作用する。換言すると、外部の電場はまず電場における双極子モーメントを誘導し，次いで双極子と相互作用する。最終的に、原子の周波数はいくつかの異なる周波数に分割する。周波数が分割分離する量は電場の強さに依存する。換言すると、電場が強くなるほど、分割し離れる距離は遠くなる。
【０３６０】
分割が電場強さとともに直接的に変化する場合、それを一次分割と呼ぶ（すなわち、△ν＝ＡＦ、ここで△νは分割周波数であり、Ａは定数であり、そしてＦは電場強さである）。分割が場強さの平方で変化するとき、それは二次効果と呼ぶ（すなわち、△ν＝ＢＦ２）。一方または両方の効果は種々の形態の物質において見ることができる。例えば、水素原子は低い電場強さにおいて一次シュタルク効果を示し、そして高い場強さにおいて二次効果を示す。電場強さの三乗または四剰、およびその他で変化する他の電場効果はそれほど研究されていないが、それにもかかわらず分割周波数を生成する。カリウムについての二次電場効果は第５５図および第５６図に示されている。第５５図は、電場に対する４ｓおよび５ｐ電子準位の概略的依存性を示す。第５６図は、電場の平方に対する５ｐ２Ｐ１／２．３／２←４ｓ２Ｓ１／２遷移波数のゼロ場位置からの偏りのプロットを示す。周波数分割または周波数分離（すなわち、ゼロ場波数からの偏り）は電場強さの平方（ｖ／ｃｍ）２とともに変化する注目すべきである。
【０３６１】
分子におけるシュタルク効果の機構は、原子におけるその効果よりも簡単である。大部分の分子は既に電気双極子モーメント（すなわち、わずかに不均一な電荷分布）を有する。外部の電場は、分子の内側に既に存在する電気双極子モーメントと相互作用する。相互作用の型、一次または二次のシュタルク効果は、形状が異なる分子について異なる。例えば、大部分の対称性上部分子は一次シュタルク効果を有する。非対称性回転子は典型的には二次シュタルク効果を有する。こうして、分子において、原子におけるように、外部の電場のための周波数の分割または分離は、電場強さそれ自体に対して、または電場強さの平方に対して比例する。
【０３６２】
この励起は第５７図に示されている。第５７図は、分子ＣＨ３ＣｌについてのＪ＝０→１回転準位の周波数成分が外部の電場に対して応答する方法の線図である。電場が非常に小さい（例えば、１０Ｅ２ｅｓｕ２／ｃｍ２より小さい）とき、主要な効果は３つの回転周波数のより高い周波数へのシフトである。場強さが増加する（例えば、１０〜２０Ｅ２ｅｓｕ２／ｃｍ２）とき、３つの回転周波数は５つの異なる周波数に分割する。電場強さが連続的に増加するとき、ここで５つの周波数は十分により高い周波数にシフト続ける。５つの周波数間の間隔または差のいくつかは電場強さに無関係に同一に止まるが、他の間隔は漸進的により大きくかつより高くなる。こうして、ヘテロダインド周波数は１つの電場強さにおいて分割する周波数を刺激することができるが、他の電場強さにおいて不可能であろう。
【０３６３】
他の分子の例は第５８図に示されている（これはＪ＝１→２についての第４４図に示す同一ＯＣＳ分子におけるシュタルク効果の線図である）。第５８図において、Ｊ＝１→２回転遷移周波数の中心は水平周波数軸上のゼロに存在することが示されている。中心がゼロにある周波数は、外部の電場が存在しないとき、単一の周波数である。しかしながら、電場を加えるとき、単一の回転周波数は２つに分割する。電場が強くなるほど、分割は２つの周波数の間でより広くなる。新しい周波数の一方はより高くシフトするが、他方の周波数はより低くシフトする。電場強さが変化するとき、２つの周波数間の差は変化するので、ヘテロダインド分割周波数は少なくとも１つの電場強さにおいて回転準位を刺激することができるが、他の電場強さにおいて刺激することができない。電場は反応参加因子の分光周波数に影響を及ぼし、こうして反応の分光化学に衝撃を与えることができる。
【０３６４】
また、スペクトル線の拡大およびシフトは、分子間シュタルク効果とともに起こる。取り囲む原子、イオン、または分子からの電場が研究下の種のスペクトル放射に影響を及ぼすとき、分子間シュタルク効果は生成される。換言すると、外部の電場がＤＣまたはＡＣ電流からよりむしろ他の原子および分子から来る。他の原子および分子は一定した運動状態にあり、こうしてそれらの電場は空間および時間において不均一である。周波数がいくつかの容易に見られる狭い周波数に分割される代わりに、もとの周波数は単に非常に広くなり、分割周波数であったであろう周波数の、すべてでないにしても、分割周波数であったであろう周波数の、大部分を包含する（すなわち、それは拡大される）。溶媒、支持物質、ポイズン、プロモーター、およびその他は、原子および分子およびそれらの組合わせから構成されている。ここで、それらの多数の効果は分子間シュタルク効果の結果であることが理解される。
【０３６５】
上の例は、電場は物質についての分光周波数を分割し、シフトし、および拡大する方法を証明する。しかしながら、線の強度もまた影響を受けることがある。これらの強度変動のいくつかは第５９図および第５９ａ図に示されている。第５９ａ図はＪ＝４→５遷移について非対称性上部分子の回転遷移のＳｔａｒｋ成分のパターンを示すが、第５９ａ図はＪ＝４→４に対応する。強度変動は回転遷移、分子構造、およびその他、および電場強さに依存する。
【０３６６】
興味深いシュタルク効果は、超微細（回転）周波数を有する構造、例えば、において示される。超微細周波数の一般的発生ルールは、超微細周波数が電子および核間の相互作用から生ずることである。この相互作用は外部の電場によりに影響を受けることがある。適用された外部の電場が弱い場合、シュタルク効果は超微細エネルギー（すなわち、回転エネルギー）のエネルギーよりも非常に低い。超微細線は種々の新しい線に分割され、そして線間の分離（すなわち、分割）は非常に小さい（すなわち、ラジオ波周波数および余分の低い周波数）。
【０３６７】
外部の電場が非常に強い場合、シュタルク効果は超微細エネルギーよりも非常に大きく、そして分子は電場により、時には激しく、前後に動揺される。この場合において、超微細構造は半径方向に変化される。それはほとんど超微細構造がもはや存在しないようなものである。Ｓｔａｒｋ分割は、超微細周波数が存在する場合、観測されてきた分割と実質的に同一であり、そして超微細周波数はＳｔａｒｋ分割周波数に対して小さい混乱として作用する。
【０３６８】
外部の電場が中間の強さを有する場合、Ｓｔａｒｋおよび超微細エネルギーは実質的に等しい。この場合において、計算は非常に複雑となる。一般に、Ｓｔａｒｋ分割は超微細分割と同一の周波数に密接するが、種々の成分の相対強度は外部の電場強さのわずかの変化とともに急速に変化することができる。こうして、１つの電場強さにおいて、１つの分割周波数が優勢を占めることがあるが、ちょうど１％より高い電場において、完全に異なるＳｔａｒｋ周波数は強度において優勢を占めることがある。
【０３６９】
シュタルク効果に関する上の論考のすべては、静的電場、例えば、直流で見出される電場に関するものであった。交流により生成される動的または経時的電場のシュタルク効果は、非常に興味深く、非常に異なる。ちょうどそれらの効果のどれが現れるかは、問題の物質の周波数に比較して電場（すなわち、交流）の周波数に依存する。６０Ｈｚの壁出口電流を使用するときのように、電場が非常にゆっくり変化する場合、正常または静的型の電場効果が発生する。電場がゼロから最大場強さまで変化するするにつれて、物質の周波数は変化する電場の速度でそれらの非分割周波数からそれらの最大分割周波数に変化する。こうして、電場周波数は分割現象の周波数を変調する。
【０３７０】
しかしながら、電気的周波数が増加するにつれて、それが追い抜き始める第１周波数の測定は線幅である（線幅の線図については第１６図参照）。曲線の線幅はその横断幅であり、そして測定は実際に曲線の一方側から他方側への非常に小さいヘテロダイン周波数の測定である。線幅周波数は室温において典型的には１００ｋＨｚ付近である。実際に、線幅は分子の緩和時間を表し、ここで緩和時間はいずれかのトランジエント現象が消失するために必要な時間である。そのように、電気的周波数が線幅周波数よりも有意に小さい場合、分子はゆっくり変化する例えば、に調節するために十分な時間を有し、そして正常または静的型シュタルク効果が起こる。
【０３７１】
電気的周波数は線幅周波数よりもわずかに小さい場合、分子はその周波数を実質的に電場の周波数と律動的に変化する（すなわち、それは電場の周波数に流入する）。これは第６０図に示されている。第６０図はＪ＝１→２回転遷移に対するＯＣＳについてのシュタルク効果を示し、適用された電場は種々の周波数である。文字「ａ」は静的ＤＣ電場を使用するシュタルク効果に対応する；「ｂ」は１ｋＨｚの電場を使用するＳｔａｒｋ周波数の拡大およびぼやけに対応する；そして「ｃ」は１，２００ｋＨｚの電場を使用する正常シュタルク効果に対応する。電場周波数がｋＨｚ線幅範囲に近づくにつれて、Ｓｔａｒｋ曲線は電場周波数とともにそれらの周波数を変化させ、拡大し、多少ぼやけるようになる。電場周波数が上方に動き、線幅範囲を越えて約１，２００ｋＨｚに動くとき、正常Ｓｔａｒｋ型曲線は再び波立ち、区別可能となる。多数の面において、分子は急速な電場の変化を維持することができず、単にシュタルク効果を平均化する。すべての３つの場合において、Ｓｔａｒｋ周波数のサイクル分割は電場周波数、またはその第１調和（すなわち、２×電場周波数）で変調される。
常に増加する電場が分子において追い抜く次の周波数の測定は、２つの回転準位間の遷移周波数（すなわち、超微細周波数）である。電場周波数が２つの線間の遷移周波数に近づくにつれて、分子における遷移周波数の速度は準位間の前後の遷移を誘導するであろう。分子は、電場の周波数において、両方準位間で前後に振動する。電場および遷移準位の周波数が実質的に同一である（すなわち、共鳴している）とき、分子は両方準位において前後に振動し、両方についてのスペクトル線は同時にほぼ同一強度で現れるであろう。通常、ただ１つの周波数準位が一度に見られるが、共鳴電場は分子を本質的に同一時間に両方の準位にさせ、それゆえ遷移周波数はそのスペクトルの中に出現する。
【０３７２】
その上、十分に大きい電場（例えば、プラズマを発生させるために使用する電場）について、追加の遷移準位の周波数は電場周波数に実質的に等しい規則的間隔で起こることができる。また、遷移準位の周波数の分割は電場周波数を奇数で割った周波数において発生することができる（例えば、電場周波数「ｆＥ」を３、または５、または７で割った周波数、すなわち、ｆＥ／３、ｆＥ／５またはｆＥ／７、およびその他）。
【０３７３】
電場のすべての変化した効果は、新しい周波数、新しい分割周波数および新しいエネルギー準位状態を引き起こす。
【０３７４】
さらに、電場周波数が、例えば、原子または分子の、遷移準位の周波数に等しいとき、反対の周波数電荷および等しい強度を有する第２成分が発生することができる。これは負のシュタルク効果であり、等しいおよび反対の周波数変化の２つの成分は互いを破壊的に削除する。分光化学の用語において、こうしてターゲッティングされた遷移が反応経路に対して重要である場合、これは反応系における負触媒またはポイズンに等しい。こうして、電場はシュタルク効果を引き起こし、これは物質（例えば、原子および分子）についての分光周波数の分割、シフト、拡大、または強度変化および遷移状態の変化である。本明細書において論じた多数の他の機構に関するように、反応系の分光周波数の変化は反応速度および／または反応経路に影響を及ぼすことができる。例えば、下記のような反応系を考える：
Ｃ　　　　　　　　　Ｃ
Ａ　＋　Ｂ　→　Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｓ　→　Ｄ　＋　Ｆ
ここでＡおよびＢは反応物であり、Ｃは物理的触媒であり、Ｉは中間体を意味し、そしてＤおよびＦは生成物である。
【０３７５】
物理的触媒が中間体の調和の単に密接するいくつかの周波数を生成するという事実のために、反応が通常中程度の速度においてのみ進行すると仮定する。さらに、電場を加えるとき、触媒周波数がシフトし、こうしていくつかの触媒周波数がここで中間体の正確なまたは実質的に正確な調和であると仮定する。これは、例えば、より速い速度で触媒化される反応を生ずるであろう。こうして、シュタルク効果を使用して、周波数の合致により、いっそう効率よいエネルギー移動を得ることができる（すなわち、周波数が合致するとき、エネルギーは移動する）。反応が通常中程度の速度においてのみ進行する場合、多数の「解決法」は反応系を極端に高い圧力に暴露することを包含した。高圧は分光パターンを拡大させ、これは周波数の合致によりエネルギー移動を改良する。触媒の根元的な作用機構を理解することによって、高圧系を、例えば、拡大を生成する簡単な電場で置換することができるであろう。これは工業的製造者にとって費用がかからないばかりでなく、かつまた、例えば、高圧装置を除去するために、製造者にとって非常に安全であることができるであろう。
【０３７６】
いくつかの反応物は、一緒に混合するとき、非常に急速にまったく反応しないが、電場を加えるとき、反応物は急速に反応する。先行技術はこのような反応を電場により触媒化されたと呼ぶことがあり、そして方程式は下記ようである：
Ｈ　　　　　　　　　　　　　　　 Ｅ
Ａ　＋　Ｂ　＞　Ｄ　＋　Ｆ　および　Ａ　＋　Ｂ　→　Ｄ　＋　Ｆ
ここでＥは電場である。この場合において、生成物「Ｄ＋Ｆ」を得るために触媒「Ｃ」を適用する（前述したように）よりむしろ、電場「Ｅ」を適用することができる。この場合において、周波数が共鳴し、かつ反応が所望の反応経路に沿って進行することができる（すなわち、周波数が合致するとき、エネルギーは移動する）ように、反応系における１またはそれ以上の成分の分光周波数（または分光パターン）を変化させることによって、電場は作用する。このように理解すると、電場は原子および分子の分光周波数を変化させる、これにより分光化学における反応速度に影響を及ぼすためにちょうどツールとなる。
【０３７７】
また、反応経路は重要である。電場の非存在下に、反応経路は１組の存在に進行するであろう：
Ｃ　　　　　　　　　Ｃ
Ａ　＋　Ｂ　→　Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｓ　→　Ｄ　＋　Ｆ
しかしながら、ある特定の場強さにおいて、電場を加える場合、分光周波数は非常に変化することができるので、異なる中間体を活発化し、反応は異なる反応経路に沿って進行する。
【０３７８】
Ｃ　　　　　　　　　Ｃ
Ａ　＋　Ｂ　→　Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｓ　→　Ｇ　＋　Ｈ
Ｅ　　　　　　　　　Ｅ
これは、温度に依存する異なる生成物の生成に関する、前述した考えに類似する。温度変化は分光周波数を変化させ、それゆえ異なる反応経路が異なる温度において好まれた。同様に、電場は分光周波数を変化させ、それゆえ異なる反応経路が異なる温度において好まれる。特定の反応系に対して電場を調整することによって、反応速度ばかりでなく、かつまた生成する反応生成物を制御することができる。
【０３７９】
物理的触媒を使用するか、あるいは使用しないで、電場強さを変化させることによって、反応を調整する能力は、多数の製作状況において有効であろう。例えば、反応系のためにただ１つの物理的構成を構築し、かつ、どの生成物を望むかに依存して、反応の動力学を変化させるために１またはそれ以上の電場を使用することはいっそう原価効率的であろう。これは生成物の各グループの製造のために別々の物理的構成を準備するという費用を節約するであろう。
【０３８０】
電場強さを変化させる代わりに、電場周波数をまた変化させることができる。反応が特定の静的電場強さ（すなわち、直流）を次のように加える場合、反応が非常に急速な速度で進行すると仮定する：
Ｃ　　　　　　　　　Ｃ
Ａ　＋　Ｂ　→　Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｓ　→　Ｄ　＋　Ｆ
Ｅ　　　　　　　　　Ｅ
しかしさらに、反応器の設計および位置のために、交流を使用する時間的に変化する電場を送出すことが非常に容易であると仮定する。６０Ｈｚの壁出口を使用するときのように、非常に低い周波数の場は正常または静的型シュタルク効果を生成することができる。こうして、反応器は６０Ｈｚの電場に適合させ、静的電場を使用するとき起こるであろう反応速度の同一増加を経験することができるであろう。
【０３８１】
ある種の物理的触媒が中間体の周波数に密接するが、正確でない分光周波数を生成する場合、過去における物理的触媒の活性が高温の使用により改良されていた可能性がある。前述したように、より高い温度は物理的触媒の分光パターンを実際に拡大して、物理的触媒の周波数を中間体の少なくとも１つについて少なくとも部分的に合致させた。ここで有意であることは高温ボイラーを最小化するか、あるいは全く排除することができることであり、そして代わりに、例えば、分光周波数を拡大する、中程度の周波数の電場を使用することができた。例えば、室温における典型的な線幅の周波数に等しい、約１００ｋＨｚの周波数はスペクトル曲線の実質的にすべてを拡大し、物理的触媒の分光曲線が、例えば、必要な中間体のそれらを合致させるようにすることができた。こうして、電場は、以前に不可能であったが、温度を上昇させるように、物質を挙動させることができた。（同様に、スペクトル線幅を変化させる、いずれかのスペクトル操作（例えば、電場、音響的、ヘテロダイン、およびその他）は、物質の温度が変化したように、物質を挙動させることができる）。
【０３８２】
Ｓｔａｒｋ周波数のサイクル分割を電場周波数またはその第１調和で変調することができる（すなわち、一次シュタルク効果は電場周波数で変調されるが、二次シュタルク効果は電場、周波数を２倍することによって変調される）。金属白金触媒を水素反応において使用し、そして水素原子の２．７ＭＨｚの微細周波数を刺激すると仮定する。前述したように、電磁放射を使用して２．７ＭＨｚの周波数を送出することができた。しかしながら、２．７ＭＨｚにおける交流電場を代わりに使用することができた。白金は金属でありかつ十分に電流を流すので、白金は交流回路の一部分であると考えることができる。白金はシュタルク効果を示し、すべての周波数は２．７ＭＨｚの速度で分割するであろう。十分に強い電場において、追加の遷移周波数または「側波帯」は電場周波数に等しい規則的間隔で発生するであろう。白金原子の中に２．７ＭＨｚのヘテロダインである、多数の分割周波数が存在する。これは多量のヘテロダインド出力は２．７ＭＨｚの水素の超微細周波数を刺激し、反応を方向づけることができる。
【０３８３】
もちろん、この反応を達成する他の方法は白金をまったく反応させないままにするであろう。２．７ＭＨｚの場は水素に対して、別々の、白金触媒に対して独立である、共鳴シュタルク効果を有する。銅は通常水素の触媒でないが、銅は水素を活発化させるための反応器、例えば、Ｓｔａｒｋ導波管を構築するために使用することができるであろう。Ｓｔａｒｋ導波管を使用してＳｔａｒｋ分光分析を実行する。それは第６１ａ図および第６１ｂ図に示されている。詳しくは、第６１ａ図はＳｔａｒｋ導波管の構成を示すが、第６１ｂ図はＳｔａｒｋ導波管における場の分布を示す。反応器を気体貫流のために作ることができ、そして導電性板のために経済的金属、例えば、銅を使用することができる。電気的接続を通して銅の導電性板に２．７ＭＨｚの交流を送出すとき、銅の分光周波数は、いずれも特に水素と共鳴せず、正常型分割を有するシュタルク効果を示すであろう。Ｓｔａｒｋ周波数は２．７ＭＨｚの速度で分割されるであろう。十分に強い電場強さにおいて、追加の側波帯は銅において出現し、２．７ＭＨｚの規則的間隔（すなわち、ヘテロダイン）を有し、実際の銅周波数のいずれも水素周波数と合致しないが、Ｓｔａｒｋ分割またはヘテロダインは水素周波数と合致するであろう。多数の銅の分割周波数は間接的に水素の超微細周波数と共鳴し、反応方向づける（すなわち、周波数が合致するとき、エネルギーは移動する）。
【０３８４】
高度に複雑な装置および特定の系のすぐれた理解を使用して、Ｓｔａｒｋ共鳴を遷移準位の周波数とともに使用することができる。例えば、特定の反応経路を達成するために、５００ＭＨｚの遷移準位の周波数で分子を刺激することが必要であると仮定する。分子に５００ＭＨｚの電場を供給することによって、この共鳴電場は分子を５００ＭＨｚの速度で２つの準位間で前後に振動させることができる。これは光増幅のための条件を電気的につくり（すなわち、多重上エネルギー準位の刺激を介するレーザー）そしてこの周波数において加えられた電磁放射はその分子により増幅されるであろう。この方法において、電場を物理的触媒のレーザー効果と置換することができる。
【０３８５】
要約すると、化学反応の根元的分光機構を理解すると、スペクトル特性、例えば、反応系における少なくとも１つの参加因子および／または１またはそれ以上の成分を変更することによって、化学反応および／または反応経路を触媒化しおよび／または変更する、しかも他のツールとして電場を使用することができる。こうして、反応の触媒機構を模倣する他のツールを利用することができる。
【０３８６】
磁場
分光用語において、磁場はそれらの効果において電場と同様に挙動する。詳しくは、例えば、原子および分子の分光周波数線は磁場により分割され、シフトされることができる。この場合において、原子または分子の外側からの外部の磁場は既に原子または分子の内側に存在する電場および磁場と相互作用する。
【０３８７】
スペクトル線に対する外部の磁場のこの作用は、その発見者、オランダの物理的者Ｐｉｅｔｅｒ　Ｚｅｅｍａｎに敬意を表して「ゼーマン効果」と呼ばれる。１８９６年において、Ｚｅｅｍａｎは、火炎を強い磁極間の保持したとき、ナトリウムの黄色火炎の分光分析「Ｄ」線が拡大することを発見した。後に、ナトリウムのスペクトル線の明らかな拡大は実際にそれらの分割およびシフトのためであることが発見された。Ｚｅｅｍａｎのもとの観測は分光学の別の部門に進展した。これは、磁場により引き起こされるそれらのスペクトル線の変化を測定することによって、原子および分子を研究することに関する。これは引き続いて医学において使用される核磁気共鳴分光学および磁気共鳴映像法、ならびに物理学および化学において使用されるレーザー磁気共鳴および電子スピン共鳴分光学に進展した。
【０３８８】
ナトリウムの有名な「Ｄ」線についてのゼーマン効果は第６２ａ図および第６２ｂ図に示されている。第６２ａ図はナトリウム「Ｄ」線についてのゼーマン効果を示すが、第６２ｂ図はナトリウム「Ｄ」線についてのゼーマン効果における遷移のエネルギー準位の線図を示す。「Ｄ」線は伝統的に３ｐ２Ｐおよび３ｓ２Ｓ間の遷移から生ずると言われている。示されているように、単一の分光周波数の各々は２またはそれ以上のわずかに異なる周波数に分割され、これらの周波数はもとの非分割周波数付近で中心をなす。
【０３８９】
ゼーマン効果において、分光周波数が分割分離する量は適用された磁場の強さに依存する。第６３図は、磁場の関数として酸素原子についてゼーマン分割効果を示す。磁場が存在しないとき、ゼロおよび４．８において２つの単一の周波数が存在する。磁場が低い強さ（例えば、０．２テスラ）であるとき、もとの２つの周波数のちょうどわずかの分割およびシフトが存在する。しかしながら、磁場が増加するにつれて、周波数はさららに遠くに分割し、シフトする。
【０３９０】
ゼーマン効果における分割およびシフトの程度は、磁場強さに依存して、ケイ素の３Ｐ状態について第６４図に示されている。
【０３９１】
外部の電場から発生するシュタルク効果を使用するときのように、ゼーマン効果は、外部の磁場から発生し、原子または分子のどちらが磁場に暴露されるかどうかに依存してわずかに異なる。原子に対するゼーマン効果は３つの異なる磁場強さに分割することができる：弱い、中程度、および強い。磁場強さが弱い場合、分光周波数がシフトし、分割分離する量は非常に小さいであろう。もとの分光周波数から離れるシフトはシフトした周波数をなお刺激するであろう。なぜなら、シフトした周波数は、それらがなお十分にその共鳴曲線内に存在するもとの分光周波数に非常に密接するからである。分割に関すると、それは非常に小さいので、それは通常起こる超微細分割よりもなお小さい。これが意味するように、弱い磁場において、分光周波数の非常にわずかの分割のみが存在し、ラジオ波スペクトルのより低い領域における非常に低い分割周波数の中に、かつ非常に低い周波数領域の中に並進する。例えば、水素原子についてのゼーマン分割周波数は、地球磁場により引き起こされ、約３０ｋＨｚである。より大きい原子は、電磁スペクトルのより低いキロヘルツかつさらにヘルツの領域における、いっそうより低い周波数を有する。
【０３９２】
磁場が存在しないと、分光周波数との直接的共鳴を使用するか、あるいは、それぞれ、マイクロ波を通る赤外またはラジオ波領域を通るマイクロ波における、微細または超微細分割周波数を使用することによって、原子を刺激することができる。単に非常に弱い磁場を加えることによって、ゼーマン分割周波数と合致する、なおより低いラジオ波または非常に低い周波数で原子を刺激することができる。こうして、単に弱い磁場を使用することによって、分光触媒領域をなおより低いラジオ波周波数領域の中に延長させることができる。地球からの弱い磁場は原子中でヘルツおよびキロヘルツの範囲でゼーマン分割を引き起こす。これが意味するように、生物学的生物における原子を包含する、すべての原子は、地球磁場に暴露されることによって、ヘルツおよびキロヘルツのＥＭ周波数に対して感受性である。
【０３９３】
磁場強さの他方の末端に、非常に強い磁場が存在する。この場合において、分光周波数の分割分離およびシフトは非常に広い。この広い周波数シフトでは、分割周波数間の差は超微細分割周波数間の差よりも非常に大きいであろう。これは超微細分割周波数よりも高い周波数におけるゼーマン効果の分割周波数に並進する。このシフトは多少マイクロ波領域付近で起こる。強い磁場の付加は、弱い磁場におけるように、一方の極端または他方の極端における電磁スペクトルにおいて範囲を延長しないが、それはなおマイクロ波領域において使用できるいくつかのより潜在的な分光触媒のオプションを提供する。
【０３９４】
中程度の磁場強さの場合はいっそう複雑である。中程度の磁場からのゼーマン効果により引き起こされるシフトおよび分割は、超微細分割にほぼ等しい。先行技術において広く論じられていないが、原子に中程度の磁場を適用して、その超微細分割に実質的に等しいゼーマン分割を生成することができる。これは興味深い可能性を表す。超微細分割周波数で刺激を刺激することによって、化学反応において原子を案内する方法は開示された。ゼーマン効果は、いずれの分光周波数をもまっう導入しないで、同様な効果を達成する方法を提供する。例えば、中程度の磁場を導入することによって、原子を刺激し、および／または活発化し、および／または安定化する共鳴を原子内で構成することができる。
【０３９５】
中程度の磁場は低い周波数のゼーマン分割を引き起こし、これは原子における低い周波数の超微細分割周波数と合致し、それゆえそれを活発化する。しかしながら、低い超微細分割周波数は２つの振動または微細構造周波数間のヘテロダインド差に実際に対応する。超微細分割周波数が刺激されるとき、２つの電子周波数は究極的に刺激されるであろう。これは引き続いて原子を、例えば、刺激させる。こうして、ゼーマン効果は原子を正確な磁場強さに暴露することによって、その原子の分光エネルギー触媒の刺激を可能とし、そしてスペクトルＥＭ周波数の使用の不必要である（すなわち、周波数が合致するかぎり、エネルギーは移動する）。可能性は非常に興味深い。なぜなら、適切な中程度の磁場強さを適用すると、不活性反応系は急激に生き返るからである。
【０３９６】
また、「正常の」ゼーマン効果および「異常な」ゼーマン効果の間の差が存在する。「正常の」ゼーマン効果では、分光周波数は３つの周波数に磁場を分割することによって分割され、それらの間に期待される均一な間隔を有する（参照：第６５ａ図は「正常の」ゼーマン効果を示し、そして第６５ｂ図は「異常な」ゼーマン効果を示す）。新しい分割周波数の１つはもとの周波数より上に存在し、そして他の新しい分割周波数はもとの周波数より下に存在する。両方の新しい周波数はもとの周波数から同一距離で離れて分割される。こうして、上のかつもとの周波数および下のかつもとの周波数の間の差はほぼ同一である。これが意味するように、ヘテロダイン差により、正常のゼーマン効果を有する、最大２つの新しいヘテロダインド差が存在する。最高のヘテロダインまたは分割の差は、新しい分割周波数の１つともとの周波数と間の差である。他方の分割差は上および下の新しい分割周波数間の差である。もちろん、それは上またはより低い周波数のいずれかともとの周波数との間の周波数の２倍である。
【０３９７】
多数の場合において、磁場が生成するゼーマン分割は３よりも多い周波数を生ずるか、または期待されるものと異なるように間隔を置いて位置する分割を生ずる。これは「異常な」ゼーマン効果と呼ばれる（第６５図および第６６図参照；ここで第６６図は亜鉛３ｐ→３ｓについての異常なゼーマン効果を示す）。
【０３９８】
なおちょうど３つの周波数が存在し、かつ間隔が期待するよりも異なるためにゼーマン効果が異常である場合、状況は正常の効果に類似する。しかしながら、最大、２つの新しい使用可能な分割周波数が存在する。しかしながら、３より多い周波数が生成され、次いで非常に十分に変化した状況が存在するので、この効果は異常である。４つのゼーマン分割周波数が存在する容易な場合を仮定する（第６７ａ図および第６７ｂ図参照）。第６７ａ図は４つのゼーマン分割周波数を示し、そして第６７ｂ図は４つの新しいヘテロダインド差を示す。
【０３９９】
異常なゼーマン分割の例において、合計４つの周波数が存在し、ここでただ１つの周波数が存在している。簡潔を目的として、新しいゼーマン周波数を１、２、３、および４と標識する。また、周波数は３および４は同一差「ｗ」により分割分離されている。また、周波数２および３は異なる量「ｘ」により分割分離されている。正常のゼーマン効果におけるように、これまで２つのヘテロダインド分光周波数が存在する。
【０４００】
しかしながら、周波数１および３は第３量「ｙ」により分割分離され、ここで「ｙ」は「ｗ」および「ｘ」の和である。そして、周波数２および４もまた同一第３量「ｙ」により分割分離されている。最後に、周波数１および４は量「ｚ」によりなおさらに分割分離されている。もう一度、「ｚ」は加算「ｗ＋ｘ＋ｗ」からの合計量である。こうして、結果は４つのヘテロダインド周波数である：異常なゼーマン効果においてｗ、ｘ、ｙ、およびｚ。
【０４０１】
異常なゼーマン効果から存在する６つの周波数が存在する場合、さらにより多くのヘテロダインド差が存在するであろう。こうして、正常のゼーマン効果に比較したとき、異常なゼーマン効果は周波数の選択においてさらにより大きい柔軟性を生ずる。正常のゼーマン効果において、もとの周波数は３つの均一に間隔を置いて位置する周波数に分割され、合計ちょうど２つのヘテロダインド周波数が存在する。異常なゼーマン効果において、もとの周波数は４またはそれ以上の不均一に間隔を置いて位置する周波数に分割され、少なくとも４つのヘテロダインド周波数が存在する。
【０４０２】
ここで、分子においてゼーマン効果について説明する。分子は３つの基本的変種に分類される：強磁性体；常磁性；および反磁性。強磁性体分子は典型的な磁石である。典型的には、この物質は強い磁場を保持し、磁性元素、例えば、鉄、コバルト、およびニッケルから構成されている。
【０４０３】
常磁性分子は弱い磁場のみを保持する。常磁性物質が外部の磁場の中に入れられる場合、物質の分子の磁気モーメントは外部の磁場として同一方向に配置される。ここで、分子の磁気モーメントは、分子自身の磁場が加重される方向である。詳しくは、分子のどの側がそれ自身の磁場によりいっそう高度に加重されるかにかかわらず、分子の磁気モーメントは傾く。こうして、典型的には、常磁性分子は外部的に加えられた磁場と同一方向に傾く。常磁性物質は外部の磁場と並ぶので、また、磁場源に弱く引き付けられる。
【０４０４】
普通の常磁性元素は、酸素、アルミニウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウムおよびカリウムを包含する。また、適当な分子、例えば、酸素（Ｏ２）および酸化窒素（ＮＯ）は常磁性である。分子状酸素はわれわれの惑星大気のほぼ２０％を構成する。さらに、不安定性分子、いっそう普通にフリーラジカルとして知られているもの、化学反応中間体は、また、常磁性である。常磁性イオンは、水素、マンガン、クロム、鉄、コバルト、およびニッケルを包含する。多数の常磁性物質は生物学的生物の中に存在する。例えば、われわれの静脈を流れる血液は、赤血球を含有するイオン性溶液である。赤血球はヘモグロビンを含有し、ヘモグロビンはイオン化された鉄を含有する。ヘモグロビン、それゆえ赤血球は常磁性である。さらに、水素イオンは多数の有機化合物および反応の中に見出すことができる。例えば、胃の中の塩酸は水素イオンを含有する。アデノシントリホスフェート（ＡＴＰ）、ほとんどすべての生物学的生物のエネルギー系は、適切に機能するために水素イオンおよびマンガンイオンを必要とする。こうして、生命それ自体の存在そのものは常磁性物質に依存する。
【０４０５】
反磁性分子は、他方において、磁場により反発され、そして外部の磁場の方向からそれらが離れているのはどれだけ少ない磁気モーメントかを調整する。典型的には、反磁性物質は磁場を保持しない。反磁性元素は、水素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、炭素、窒素、リン、塩素、銅、亜鉛、銀、金、鉛、および水銀を包含する。反磁性分子は、水、大部分の気体、有機化合物、および塩、例えば、塩化ナトリウムを包含する。塩は実際に反磁性イオンの結晶である。反磁性イオンは、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アンモニウム、および硫酸塩を包含する。イオン性結晶は通常水中に容易に溶解し、そしてそれ自体イオン性水溶液もまた反磁性である。生物学的生物は炭素に基づく生命形態であるので、それらは反磁性物質で充満されている。さらに、われわれの静脈を流れる血液は血球を含有するイオン性溶液である。イオン性溶液（すなわち、血漿）は水分子、ナトリウムイオン、カリウムイオン、塩素イオン、および有機タンパク質化合物から作られている。われわれの血液は常磁性血球を含有する反磁性溶液である。
【０４０６】
ゼーマン効果に関すると、まず常磁性分子の場合を考慮する。原子に関すると、効果は磁場強さを基礎としてカテゴリー化される。常磁性分子に加えられる外部の磁場が弱い場合、ゼーマン効果は等しく間隔を置いて位置する準位への分割を生成する。ほとんどの場合において、分割量は磁場強さに対して直接比例する、「一次」効果。親指の一般法則は、１エルステッドの場（すなわち、地球磁場よりもわずかに大きい）は、常磁性分子においてほぼ１．４ＭＨｚのゼーマン分割を生成する。より弱い磁場は、より低い周波数において、より狭い分割を生成するであろう。より強い磁場は、より高い周波数において、より広い分割を生成するであろう。これらの一次ゼーマン効果において、通常分割のみが存在し、原子に対するゼーマン効果とともに存在したような、もとのまたは中心の周波数のシフトは存在しない。
【０４０７】
多数の常磁性分子において、また、ゼーマン効果が磁場強さの平方に対して比例する二次効果が存在する。これらの場合において、分割は非常に小さく、非常に低い周波数である。分割に加えて、もとのまたは中心の周波数のシフトは、原子におけるように、磁場強さに対して比例する。
【０４０８】
時には、分子の向きに関する磁場の方向は差を作る。例えば、π周波数は励起する電磁場に対して平行な磁場に関連するが、磁場が垂直であるとき、α周波数は見出される。π周波数およびα周波数は円偏極した電磁場とともに存在する。２つの異なる遷移における常磁性分子について典型的なゼーマン分割パターンは、第６８ａ図および第６８ｂ図に示されている。π周波数は△Ｍ＝０であるとき見られ、そして長い水平方向の線よりも上に存在する。α周波数は△Ｍ＝±１であるとき見られ、そして長い水平方向の線よりも下に存在する。常磁性分子が弱い磁場の中に配置される場合、円偏光した光は分子において両方の組の周波数を励起する。こうして、磁場に関して分子の向きを制御することによって、分子においてどの組の周波数を励起させるかを制御することができる。
【０４０９】
磁場強さが中間であるとき、常磁性分子の磁気モーメントと外部的に加えられた磁場との間の相互作用は分子における他の周波数およびエネルギーに等しいゼーマン効果を生成する。例えば、ゼーマン分割は回転周波数付近であることができ、そして分子の転倒型回転運動を混乱させる。ゼーマン分割およびエネルギーは、分子のスピンをその分子の軸から分離するために十分に特定的でありかつ長いことがある。
【０４１０】
磁場が非常に強い場合、核磁気モーメントのスピンは分子の角運動量から連結を解くであろう。この場合において、ゼーマン効果は超微細構造を圧倒し、そして非常により高い周波数において非常により高いエネルギーを有する。強い磁場に暴露された分子のスペクトルにおいて、超微細分割はゼーマン分割の小さい摂動として現れる。
【０４１１】
次に、いわゆる「通常分子」または反磁性分子におけるゼーマン効果を考慮する。大部分の分子は反磁性変種を有し、それゆえ表示「通常」を有する。これは、もちろん、生物学的生物の中に見出される大部分の有機分子を包含する。反磁性分子は正に帯電した核の回転からの回転磁気モーメントを有し、そして核の磁気モーメントは常磁性分子のそれのわずかに約１／１０００である。これが意味するように、反磁性分子におけるゼーマン分割からのエネルギーは、常磁性分子においてゼーマン分割からのエネルギーよりも非常に小さい。反磁性分子におけるゼーマンエネルギーについての方程式は次の通りである：
Ｈｚ　＝　−（ｇｊＪ＝ｇ１Ｉ）・βＨ０
ここでＪは分子の回転角運動量であり、Ｉは核スピンの角運動量であり、ｇｊは回転ｇ因子であり、そしてｇ１は核スピンｇ因子である。このゼーマンエネルギーは非常に小さく、そして常磁性ゼーマンエネルギーよりも非常に低い周波数を有する。周波数により、ゼーマンエネルギーは電磁スペクトルのヘルツおよびキロヘルツ領域に低下する。
【０４１２】
最後に、触媒および化学反応、および分光化学に対するゼーマン分割の関係を考慮する。弱い磁場は原子においてヘルツおよびキロヘルツのゼーマン分割を生成し、そして常磁性分子において二次効果を生成するであろう。事実上、いずれの種類の磁場は反磁性分子においてヘルツおよびキロヘルツのゼーマン分割を生成するであろう。次いで、すべてのこれらの原子および分子はラジオ波および非常に低い周波数（ＶＬＦ）の電磁波に対して感受性となる。原子および分子はラジオ波またはＶＬＦエネルギーを吸収し、より大きいまたはより小さい程度に刺激されるようになる。これは、例えば、化学反応系における特定の分子または中間体に対して、分光エネルギーを加える。例えば、白金触媒の存在下に水に変換する水素および酸素の気体について、水素原子のラジカルはこの反応を維持するために重要である。地球の弱い磁場において、水素についてのゼーマン分割は約３０ｋＨｚである。こうして、水素についてのゼーマン分割周波数（例えば、３０ｋＨｚ）を反応系における水素原子に加えることによって、これらの水素原子を活発化させることができるであろう。反応系における水素原子の活発化は白金の作用機構を複製し、反応を触媒化する。反応を地球の弱い磁場から離れる方向に外側空間の中に動かす場合、水素はもはや３０ｋＨｚのゼーマン分割周波数をもたず、そして３０ｋＨｚはもはや反応を効果的に触媒化しないであろう。
【０４１３】
この惑星上の物質のきわめて大部分は、地球の弱い磁場内に存在するために、ヘルツおよびキロヘルツ領域のゼーマン分割を示すであろう。これは生物学的物質および有機物質ならびに無機または無生物に適用される。人間は広範な種類の原子、反磁性分子、および二次効果の常磁性分子から構成されている。これらの原子および分子のすべては、地球の弱い磁場の中に存在する。外部の磁場の中に存在するので、人間におけるこれらの原子および分子のすべてはヘルツおよびキロヘルツ領域のゼーマン分割を有する。こうして、人間における生化学的および生物触媒的プロセスは、地球の弱い磁場の中に存在するので、ヘルツおよびキロヘルツの電磁放射に対して感受性である。人間がこの惑星上に圧力し続けるかぎり、惑星の磁場からのゼーマン効果のために、人間はヘルツおよびキロヘルツの電磁波からの分光エネルギー触媒の効果に暴露されるであろう。これは低い周波数の通信、ならびに化学的および生化学的反応、疾患の診断および治療に対して有意な関係を有する。
【０４１４】
強い磁場は、原子および常磁性分子においてＥＭスペクトルのマイクロ波および赤外領域における、超微細周波数よりも大きい分割を生成するであろう。水素／酸素の反応において、強い場を反応系に加え、ＭＨｚおよび／またはＧＨｚを反応の中に伝送して、ヒドロキシラジカルおよび水素の反応中間体を活発化させることができるであろう。物理的白金を使用して反応を触媒化する場合、特定の磁場強さの適用は、磁場の非存在におけるよりもいっそう多くの周波数が合致するような方法において、分割およびシフトする周波数を有する白金および反応中間体の両方を生ずることができるであろう。このようにして、ゼーマン分割を使用する、物理的触媒の作用機構をコピーすることによって、物理的触媒の有効性を改良することができる（すなわち、より多くの周波数を合致させ、こうしてより多くのエネルギーを移動させることができるであろう）。
【０４１５】
中程度の磁場は、超微細および回転分割周波数と同等の周波数で、原子および常磁性分子においてゼーマン分割を生成するであろう。これが意味するように、電磁エネルギーを加えないでさえ、反応系を活発化することができる。同様に、超微細または回転分割に等しいゼーマン分割を生成する中程度の磁場の中に反応系を配置することによって、増加した反応を発生させることができるであろう。例えば、水素原子またはヒドロキシラジカルにおけるゼーマン分割と合致する、水素および酸素の気体中で超微細または回転分割を引き起こす磁場を使用することによって、水素またはヒドロキシ中間体は活発化され、反応カスケードを通して進行して水を生成するであろう。適当に同調された中程度の磁場を使用することによって、物理的触媒の白金または白金の分光触媒を加えないで、磁場を使用して反応物をそれら自身の反応のための触媒に同調することができる。磁場は白金の作用機構を単にコピーしているが、反応は適用された磁場によってのみ触媒化されている外観を有するであろう。
【０４１６】
最後に、分子の向きに関する磁場の方向を考慮する。磁場が励起する電磁場に対して平行であるとき、π周波数が生成する。磁場が励起する電磁場に対して垂直であるとき、α周波数が生成する。同一（または類似する）出発反応物を使用する工業的化学的反応系が存在するが、目標は任意に異なる存在を生成することができることであることを仮定する。分光エネルギーまたは物理的触媒と組合わせた磁場を使用することによって、反応を１組の生成物または他の生成物に案内することができる。生成物の第１組について、電磁励起は磁場に対して平行に向けられ、１組のπ周波数を生成し、これは第１組の生成物に導く。異なる生成物を達成するために、磁場が励起する電磁場に対して垂直であるように、磁場の方向を変化させる。これは異なる組のα周波数を生成し、そして異なる反応経路が活発化され、こうして異なる組の生成物を生成する。こうして、本発明によれば、磁場効果、ゼーマン分割、分割および分光エネルギー触媒を使用して、多数の反応系の特異性を微細に同調させることができる。
【０４１７】
要約すると、化学反応に対する根元的分光機構を理解することによって、反応系における少なくとも１つの参加因子および／または少なくとも１つの成分のスペクトル特性を変更することによって、磁場をしかも他のツールとして使用してそれらの化学反応を触媒化し、変更することができる。
【０４１８】
反応器の大きさ、形状および組成
分光化学の使用における重要な考察は、反応器の大きさ、形状および組成である。反応器の大きさおよび形状は、種々の波のエネルギー（例えば、ＥＭ、音響的、電流、およびその他）に対する容器のＮＯＦに影響を及ぼすことができる。これは引き続いて反応系の動力学に影響を及ぼす。例えば、特定の小型卓上反応器は２５ｃｍの寸法に関して１，４２０ＭＨｚのＥＭ　ＮＯＦを有する。原子状水素中間体との反応を小型卓上反応器中で実施するとき、一部分、反応器および水素の超微細分割周波数が合致する（１，４２０ＭＨｚ）という事実のために、反応は急速に進行する。これにより、反応器および水素中間体は共鳴し、こうしてエネルギーを中間体に移動させ、反応経路を促進することができる。
【０４１９】
反応を大きい工業的製造に大規模化するとき、反応は、例えば、１００ＭＨｚのＥＭ　ＮＯＦを有する、非常に大きい反応器中で起こるであろう。反応器はもはや水素中間体と共鳴しないので、反応はより遅い速度で進行する。大型反応器におけるこの欠陥は、例えば、反応に１，４２０ＭＨｚの放射を補充し、これによりより速い反応速度を回復させることによって、補償することができる。
【０４２０】
同様に、反応器の組成は反応系の動力学において同様な役割を演ずることができる。例えば、ステンレス鋼の卓上反応器は、反応物の振動周波数と共鳴し、こうして、例えば、反応中間体の中への反応物の解離を促進する、振動周波数を生成することができる。反応を工業的製造のために大規模化するとき、反応を、例えば、セラミックライニングした金属反応器の中に配置することができる。典型的には、この新しい反応器は反応物の振動周波数を生成せず、そして反応はより遅い速度で進行するであろう。もう一度、新しい反応器におけるこの欠陥は、その異なる組成により引き起こされ、反応をステンレス鋼に戻すか、あるいは、例えば、反応物の振動周波数をセラミックライニングした反応器の中に補充することによって、補償することができる。
【０４２１】
ここで、前述した分光化学のすべての面（共鳴、ターゲッティング、ポイズン、プロモーター、サポーター、反応系成分に対して内因的および外因的の両方の電場および磁場、およびその他）は、反応器、ならびに、例えば、その内側に配置された任意の特定の参加因子に適用されることを理解すべきである。反応器は物質（例えば、ステンレス鋼、プラスチック、ガラス、および／またはセラミック、およびその他）から構成するか、あるいは場またはエネルギー（例えば、磁気ボトル、光トラッピング、およびその他）から構成することができる。反応器は、固有の性質、例えば、周波数、波、および／または場を有することによって、反応系における他の成分および／または少なくとも１つの参加因子と相互作用することができる。同様に、保持容器、導管、およびその他（それらのいくつかは反応系と相互作用することができるが、それらの中で反応は実際に起こらない）は反応系における１またはそれ以上の成分と相互作用し、そして、積極的または消極的に、それらに潜在的に影響を及ぼすことができる。したがって、反応器について言及するとき、それらに関連するすべての部分はまた望ましい反応に関係することがあることを理解すべきである。
【０４２２】
実施例
下記の特定の実施例から、本発明はいっそう明瞭に知覚されかつよりよく理解されるであろう。
【０４２３】
実施例１
気相反応における分光触媒による物理的触媒の置換
２Ｈ２　＋　Ｏ２　→　白金触媒　→　２Ｈ２Ｏ
Ｈ２およびＯ２を物理的白金（Ｐｔ）に暴露させる方法により水を製造することができるが、潜在的にあぶない爆発の危険を生成する可能性が常に存在する。この実験において、物理的白金を分光触媒で置換する。この分光触媒は物理的白金触媒の分光パターンを含んでなり、エネルギーと共鳴し、エネルギーを水素およびヒドロキシ中間体に移動させる。
【０４２４】
分光触媒を利用して酸素および水素が結合して水を生成することを証明するために、水を加水分解して化学量論的量の酸素および水素の出発気体を形成した。３首フラスコの外側の首に２つのゴム栓を装備し、各々に４インチ長さのガラスの中に包んだ白金電極を装備した。フラスコに蒸留水および少量の塩を充填して、電極のガラスで包んだ部分のみが空気に暴露され、かつ電極の包まれない部分が水の中に完全に存在するようにした。中央の首をゴム栓を介して真空管に接続した。真空管をドライライトカラムに導いて生成した気体から水を除去した。
【０４２５】
系中のすべての気体を真空除去（約７００ｍｍＨｇに）後、２本の電極に接続した１２Ｖの電源を使用する電解を実施した。化学量論的量で水素および酸素の気体を引き続いて生成して、電解を開始した。気体はドライライトカラムを通過し、正および負の圧力計に接続された真空管を通過し、密閉した１，０００ｍｌの丸底石英フラスコの中に入った。１ストリップの濾紙は、乾燥したコバルトを含有し、これは密閉したフラスコの底に配置されていた。最初に、コバルト紙は青色であり、フラスコ中の水の非存在を示した。周囲空気に暴露した同様なコバルト試験ストリップもまた青色であった。
【０４２６】
伝統的な物理的白金触媒を分光触媒白金放射で置換した。この分光触媒白金放射は、フラスコからほぼ２ｃｍに配置されたフィッシャー・サイエンティフック・中空カソード白金ランプ（Ｆｉｓｈｅｒ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｈｏｌｌｏｗ　Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｐｌａｔｉｎｕｍ　Ｌａｍｐ）から得た。これにより、丸底石英フラスコ中の酸素および水素の気体を分光触媒からの放射で照射することができた。カソーデオン中空カソードランプ供給（Ｃａｔｈｏｄｅｏｎ　Ｈｏｌｌｏｗ　Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｌａｍｐ　Ｓｕｐｐｌｙ）Ｃ６１０を使用して、最大電流の８０％（１２ｍＡ）でＰｔランプに電力を与えた。丸底石英フラスコの真下に位置するスチロフォーム（Ｓｔｙｒｏｆｏａｍ）容器中でドライアイスを使用して反応フラスコを冷却し、Ｐｔランプからの熱作用をオフセットした。Ｐｔランプをターンオンし、２日以内の照射で、コバルト紙ストリップ上に顕著なピンク色が明らかとなり、丸底石英フラスコ中の水の存在を示した。実験室中の周囲空気に暴露したコバルト試験ストリップは青色のままであった。次の４〜５日にわたって、コバルトストリップ上のピンク色の区域は鮮やかにかつより大きくなった。Ｐｔ放射を中断すると、Ｈ２Ｏはコバルトストリップの中から外に拡散し、ドライライトカラムにより吸収された。次の４〜５日にわたって、石英フラスコ中のピンク色の着色は退色した。周囲空気に暴露したコバルトストリップは青色にとどまった。
【０４２７】
実施例２
液相反応における分光触媒による物理的触媒の置換
Ｈ２Ｏ２　→　白金触媒　→　Ｈ２Ｏ　＋　Ｏ２
過酸化水素の分解は触媒の非存在において極めて遅い反応である。したがって、微細白金である物理的触媒を白金の分光パターンを有する分光触媒で置換することができることを示す、実験を実行した。２本のニップル石英管に、３％の過酸化水素を充填した（ニップル石英管は、フォト・バク・レーザー（Ｐｈｏｔｏ　Ｖａｃ　Ｌａｓｅｒ）石英管から作られた、内径１７ｍｍおよび長さ１５０ｍｍの下部と、内径２．０ｍｍおよび長さ１４０ｍｍの上の毛管部分とから成り、下部は長さ１０ｍｍにわたって細くなって上の毛管部分に接続した）。両方の石英管は５０ｍｌのビーカーの溜の中で倒立されていた。ビーカーの溜に３％の過酸化水素で４０ｍｌに充填し、入射光から遮蔽した（アルミニウム箔でカバーした厚紙円筒）。光遮蔽管の一方を対照として使用した。最大電流の８０％（１２ｍＡ）でカソーデオン中空カソードランプ供給（Ｃａｔｈｏｄｅｏｎ　Ｈｏｌｌｏｗ　Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｌａｍｐ　Ｓｕｐｐｌｙ）Ｃ６１０を使用して、白金（Ｐｔ）のためのフィッシャー・サイエンティフック・中空カソード白金ランプ（Ｆｉｓｈｅｒ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｈｏｌｌｏｗ　Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｐｌａｔｉｎｕｍ　Ｌａｍｐ）に、他方の遮蔽管を暴露した。２４〜９６時間の範囲の暴露時間を使用する、実験を数回実行した。遮蔽管を温度上昇についてモニターして（温度上昇は存在せず）反応が熱的効果でないことが保証された。典型的な実験において、前述したように、過酸化水素（３％）を使用してニップル管を調製した。両方の管を光から遮蔽し、前述したように、Ｒｔ管を白金スペクトル放射に２４時間暴露した。対照管Ａにおける気体生成は毛管中で４ｍｍの長さ（すなわち、約１２．５ｍｍ３）と測定されたが、Ｐｔ（管Ｂ）中の気体は約５０ｍｍ（すなわち、約１５７ｍｍ３）と測定された。こうして、白金分光触媒は反応速度をの回りに１２．５倍増加した。
【０４２８】
次いで管を切換え、管Ａを白金分光触媒に約２４時間暴露したが、管Ｂを対照として使用した。対照（管Ｂ）における気体生成は毛管において約２ｍｍの長さ（すなわち、６ｍｍ３）と測定されたが、Ｐｔ（管Ａ）中の気体は約３６ｍｍ（すなわち、約１１３ｍｍ３）と測定され、約１９倍の反応速度の差を生じた。
【０４２９】
負の対照として、いずれのランプも同一結果を引き起こさないことを確証するために、６ｍＡ（最大電流の８０％）においてナトリウムランプを使用して実験を反復した。伝統的反応におけるＮａは、過酸化水素破壊の触媒ではなく、水放出水素気体との反応物であろう。対照管は気体が毛管部分において約４ｍｍの長さ（すなわち、約１２ｍｍ３）であると測定したが、Ｎａ管気体は約１ｍｍの長さ（すなわち、約３ｍｍ３）であると測定した。これにより示されるように、スペクトル放射は触媒と置換することができるが、反応物としかも置換することができない。また、過酸化水素の中に熱およびエネルギーを放射する中空カソード管を使用するという簡単な効果は気泡形成の原因ではなく、その代わりに、物理的触媒を置換するＰｔの分光パターンは反応を引き起こしたことが示された。
【０４３０】
実施例３
固相反応における分光触媒による物理的触媒の置換
ある種の微生物は銀Ａｇに対して毒性であることがよく知られている。今回本発明によれば、銀電子スペクトルにおいて生成された高強度分光周波数は細菌に対して致死的である紫外周波数（フリーラジカルの発生および細菌ＤＮＡ損傷を引き起こすことによって）と合致するが、哺乳動物細胞に対して無害であることが理解される。こうして、銀の既知の医学的および抗微生物的使用は分光触媒の効果のためであることが理論づけられた。これに関して、銀のスペクトルを放射する分光触媒は微生物に対して毒性または阻害作用を証明する実験を実施した。
【０４３１】
ペトリ皿全体をカバーする標準プレーティング技術を使用して２枚のペトリ皿（１つは対照および１つはＡｇ）中の標準増殖培地上に、細菌培養物を配置した。各皿を光遮蔽円筒形チャンバーの底に配置した。光遮蔽箔のカバー、パターン化スリットを有する厚紙ディスクを各培養プレートの上に配置した。銀（Ａｇ）についてフィッシャー・サイエンティフック・中空カソード白金ランプ（Ｆｉｓｈｅｒ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｈｏｌｌｏｗ　Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｐｌａｔｉｎｕｍ　Ｌａｍｐ）からのスペクトル放射パターンのみがＡｇ培養プレート上の細菌を照射するように（すなわち、パターン化スリットを通して）、銀ランプをＡｇ暴露チャンバーの上部を通して挿入した。最大電流の８０％（３．６ｍＡ）においてカソーデオン中空カソードランプ供給（Ｃａｔｈｏｄｅｏｎ　Ｈｏｌｌｏｗ　Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｌａｍｐ　Ｓｕｐｐｌｙ）Ｃ６１０を使用して、Ｐｔランプに電力を供給した。対照プレートをＡｇランプの放射に暴露せず、周囲光をブロックした。対照プレートおよびＡｇプレートの両方を銀スペクトル放射の暴露時間の間に室温（例えば、約７０〜７４°Ｆ）に維持した。暴露時間は種々の実験において約１２〜２４時間の範囲であった。その後、両方のプレートを標準技術（３７℃、好気性Ｆｏｒｍａ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｍｏｄｅｌ　３１５７、Ｗａｔｅｒ−Ｊａｃｋｅｔｅｄ　Ｉｎｃｕｂａｔｏｒ）に従い約２４時間インキュベートした。
【０４３２】
下記の細菌（Ｐｅｏｐｌｅ’ｓ　ＨｏｓｐｉｔａｌのＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ、米国オハイオ州マンスフィールドから入手した）を、Ａｇランプスペクトル放射の作用について研究した：
１．　大腸菌（Ｅ．　ｃｏｌｉ）；
２．　ストレプトコッカス・ニゥモニエ［肺炎レンサ球菌］（Ｓｔｒｅｐ．　ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）；
３．　黄色ブドウ球菌（Ｓｔａｐｈ．　ａｕｒｅｕｓ）；
４．　チフス菌（Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ　ｔｙｐｈｉ）。
【０４３３】
このグループはグラム陽性種およびグラム陰性種、ならびに球菌および桿菌を包含した。
【０４３４】
結果は次の通りであった：
１．　対照　−　すべての対照は培養プレートをカバーする完全な増殖を示した。
２．　Ａｇプレート
−　Ａｇスペクトル放射パターンに暴露しなかった領域は完全な増殖を示した。
【０４３５】
−　Ａｇスペクトル放射パターンに暴露した領域は下記の結果を示した：
ａ．　大腸菌（Ｅ．　ｃｏｌｉ）　−　増殖せず；
ｂ．　ストレプトコッカス・ニゥモニエ［肺炎レンサ球菌］（Ｓｔｒｅｐ．　ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）　−　増殖せず；そして
ｃ．　黄色ブドウ球菌（Ｓｔａｐｈ．　ａｕｒｅｕｓ）　−　増殖せず；
ｄ．　チフス菌（Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ　ｔｙｐｈｉ）　−　阻害された増殖。
【０４３６】
実施例４
分光触媒による物理的触媒の置換、および
生物学的調製物における物理的触媒の結果に対する結果の比較
銀に対して毒性反応を有するある種の感受性生物が銀スペクトルを放射する分光触媒に対して同様な反応を有することをさらに証明するために、大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ　ｃｏｌｉ）＃２５９２２、およびクレブシエラ・ニューモニエ（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ　ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）、亜種ニューモニエ（Ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）、＃１３８８３を包含する培養物をアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｔｙｐｅ　Ｃｕｌｔｕｒｅ　Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）（ＡＴＣＣ）から入手した。対照プレートおよびＡｇプレートを前述したように実行した。インキュベーション後、双眼顕微鏡を使用してプレートを検査した。大腸菌（Ｅ．　ｃｏｌｉ）はスペクトル銀放射の殺細菌作用に対して中程度の耐性を示したが、クレブシエラ（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ）は中程度の感受性を示した。すべての対照は完全な増殖を示した。
【０４３７】
したがって、Ａｇ分光触媒を使用して得られたように、物理的銀触媒を使用して同様な結果を証明する実験を実行した。無菌の試験ディスクを８０ｐｐｍのコロイド状銀溶液中でソーキングした。前述したように、同一の２つの生物を再びプレートした。コロイド状銀試験ディスクをＡｇプレート上に配置したが、対照プレートは配置しなかった。プレートを前述したようにインキュベートし、双眼顕微鏡下に検査した。コロイド状銀大腸菌（Ｅ．　ｃｏｌｉ）は物理的コロイド状銀の殺細菌作用に対する中程度の耐性を示したが、クレブシエラ（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ）は再び中程度の感受性を示した。すべての対照は完全な増殖を示した。
【０４３８】
実施例５
分光触媒による物理的触媒の増強
物理的触媒を増強するために分光触媒を利用して、酸素および水素が結合して水を生成することを証明するために、実施例１におけるように、水を電解して必要な酸素および水素の出発気体を形成した。
【０４３９】
２つの石英フラスコ（ＡおよびＢ）を、ドライライトカラム後に、各々それ自身の真空計および圧力計の組にに別々に接続した。白金粉末（３１ｍｇ）を各フラスコの中に入れた。電解的生成した化学量論的量のＨ２およびＯ２をフラスコに充填して１２０ｍｍＨｇまで充填した。フラスコをストップコックで電解系および互いから分離した。反応が物理的白金触媒の存在下に進行するとき、各フラスコ中の圧力を経時的に記録した。この反応は３モルの気体（すなわち、２モルのＨ２および１モルのＯ２）を結合して、２モルのＨ２Ｏを生成する。これはモル濃度を増加し、それゆえ反応の進行を圧力「Ｐ」によりモニターすることができる。圧力「Ｐ」は、理想気体の法則（ＰＶ＝ｎＲＴ）を介するモル濃度「ｎ」に比例する。こうして、基線反応速度が得られた。さらに、各フラスコにＨ２およびＯ２を２２０ｍｍＨｇまで充填することによって、試験を反復した。物理的触媒のみによる反応の触媒反応は２本の基線反応曲線を生じ、これはフラスコＡおよびＢ間でかつ１１０ｍｍＨｇおよび２２０ｍｍＨｇの両方の試験についてよく一致した。
【０４４０】
次に、フラスコＡにおける伝統的物理的白金触媒を、実施例１におけるように、フラスコＡからほぼ２ｃｍに位置決定した２つの並列のフィッシャー・サイエンティフック・中空カソード白金ランプ（Ｆｉｓｈｅｒ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｈｏｌｌｏｗ　Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｐｌａｔｉｎｕｍ　Ｌａｍｐ）からの分光触媒白金放射で増強した。試験を前述したように反復し、２つのフラスコを互いに分離し、各々において圧力低下を介して反応速度をモニターした。フラスコＢを対照フラスコとして使用した。フラスコＡにおいて、酸素および水素の気体、ならびに物理的白金触媒をＰｔランプ分光触媒からの放射で直接的に照射した。
【０４４１】
対照フラスコＢにおける反応速度は以前の基線速度とよく一致した。物理的白金触媒を白金分光パターンで増強した、フラスコ「Ａ」における反応速度は、基線およびフラスコＢを超えた、６０％の全体の平均増加を示し、最大増加は７０％であった。
【０４４２】
実施例６
微細構造ヘテロダインド周波数による物理的触媒の置換
および
微細構造周波数による物理的触媒の置換
アルファ回転−振動定数
前述したように、水を電解して化学量論的量の水素および酸素の気体を生成した。さらに、乾燥氷冷ステンレス鋼コイルをドライライトカラム直後に配置した。系中のすべての気体を真空除去した後、２本の電極に結合した１２Ｖの電源を使用して電解を達成し、水素および酸素の気体を生成した。ドライライトカラムの通過後、水素および酸素の気体は正および負圧力計に接続された真空管を通過し、乾燥氷冷ステンレス鋼コイルを通過し、次いで１，０００ｍｌの丸底石英フラスコに入った。乾燥（青色）コバルトを含浸させた濾紙のストリップを、水の存在または非存在のインジケーターとして、石英フラスコの底部に配置した。
【０４４３】
系全体を大気圧より約７００ｍｍＨｇ下に真空排気した。電解を実行して、化学量論的量の水素および酸素の気体を生成して、大気圧よりも約２２０ｍｍＨｇ高い圧力を生じさせた。ここで水素および酸素の気体を含有する、石英フラスコの中央を、ヘウレット−パッカード（Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋｅｒｄ）マイクロ波分光分析システム（ＨＰ　８３３５０Ｂ　Ｓｗｅｅｐ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ、ＨＰ　８５１０Ｂ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ａｎａｌｙｚｅｒ、およびＨＰ　８５１３Ａ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｈｉｏｎ　Ｔｅｓｔ　Ｓｅｔを含む）から放射される、連続的マイクロ波電磁放射でほぼ１２時間照射した。この周波数は２１．４ＧＨｚであり、ヒドロキシ中間体の微細分割定数、アルファ回転−振動定数に対応し、こうしてヒドロキシラジカルのための調和共鳴ヘテロダインである。コバルトストリップは色が強くピンクに変化し、石英フラスコ中の水の存在を示し、その発生はヒドロキシラジカルの調和共鳴ヘテロダイン周波数により触媒化された。
【０４４４】
実施例７
超微細分割周波数による物理的触媒の置換
実験用暗室を準備し、ここで周囲光は存在せず、これは完全に暗くすることができる。遮蔽した、グランドルーム（Ａｃｅ　Ｓｈｉｅｌｄｅｄ　Ｒｏｏｍ、Ａｃｅ、米国ペンシルベニア州フィラデルフィア、Ｍｏｄｅｌ　Ａ６Ｈ３−１６；幅８フィート、長さ１７フィート、および高さ８フィートの銅メッシュ）を暗室内に設置した。
【０４４５】
前に詳述したように、過酸化水素（３％）をニップル石英管の中に入れ、これは次いで（３％）過酸化水素を充填したビーカー内で倒立させた。管を暗室内に約１８時間静置し、非金属光遮断フードでカバーした（こうして管を光に暴露させないで暗室に入れることができた）。次いで、ニップル管中の気体の基線測定を実行した。
【０４４６】
３本のニップルＲＦ管を遮蔽ルール中の木製グリッドテーブル上のグリッド４、５４、および１２７の中央に配置した；グリッドは、周波数放射アンテナ（銅管、直径１５ｍｍ、４．７ｃｍの八角形の周囲、ほぼ６．５ＭＨｚの中心周波数を有する）からそれぞれ、約１０７ｃｍ、１８７ｃｍ、および３１２ｃｍに対応した。２５ワットの、１７ＭＨｚの信号をアンテナに送った。この周波数は水素原子の超微細分割周波数に対応し、これは過酸化水素の解離におけるトランジエントである。アンテナをＢＫ精密ＲＦ信号発生器（ＢＫ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ＲＦ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２００５Ａ型により連続的にパルスし、アンプリファイアー・リサーチ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ）増幅器２５Ａ−１００型で増幅した。対照管を暗室内の遮蔽ルールに直ぐに隣接する木製カート上に配置した。すべての管を非金属の光遮断フードでカバーした。
【０４４７】
約１８時間後、ニップル管中の過酸化水素の解離からの気体生成および生ずる酸素生成を測定した。アンテナに最も近いＲＦ管は毛管中で１１ｍｍの長さ（３４ｍｍ３）の気体を生成し、アンテナに対して中間の管は５ｍｍの長さ（１０ｍｍ３）の気体を生成し、アンテナから最も遠いＲＦ管は気体を生成しなかった。こうして、水素についてのＲＦ超微細分割周波数は反応速度をほぼ５〜１０倍増加したと結論することができる。
実施例８
磁場による物理的触媒の置換
前述したように、過酸化水素（１５％）をニップル石英管の中に入れ、次いでこれを（１５％）過酸化水素を充填したビーカー中で倒立させた。管を暗室内の遮蔽ケージ中の木製テーブル上に４時間静置した。次いで、ニップル管中の気体の基線測定を実行した。
【０４４８】
暗室内のケージ内に、２本の対照管を対照として木製テーブル上に放置した。２本の磁場管をＥＴＳヘルモホルツ（Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ）一軸コイル、６４０２型、１．０６ガウス／アンペア、の中央プラットフォーム上に配置し、ＢＫ精密２０ＭＨｚスウィープ／ファンクション発生器（Ｓｗｅｅｐ／Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）４０４０型で約８３Ｈｚにおいてパルスした。ホラデイ（Ｈｏｌａｄａｙ）ＨＩ−３６２７型、３軸ＥＬＦ磁場メーターおよびプローブにより測定して、ヘルモホルツコイルの中央プラットフォーム上で約１９．５ミリガウスの交番磁場を生成するように、機能発生器の電圧出力を調節した。水素原子は、過酸化水素の解離におけるトランジエントであり、この適用された周波数および適用された磁場強さにおいてゼーマン分割を介して核磁気共鳴を示す。こうして、交番磁場の周波数は水素トランジエントと共鳴した。
【０４４９】
約１８時間後、ニップル管中の過酸化水素の解離からの気体生成および生ずる酸素生成を測定した。対照管は平均約１８０ｍｍ（５４０ｍｍ３）の気体を生成したが、交番磁場に暴露した管は約８１０ｍｍ（２，４３０ｍｍ３）の気体を生成し、反応速度をほぼ４倍増加させた。
【０４５０】
実施例９
電場による反応の負触媒化
上に詳細に説明したように、過酸化水素（１５％）を４本のニップル石英管の中に入れ、次いでこれを（１５％）過酸化水素を充填したビーカー中で倒立させた。管を暗室内の遮蔽ルール中の木製テーブル上に静置した。４時間後、管の毛管部分中の気体を基線測定した。
【０４５１】
アンプリファイア・リサーチ自己含有電磁モードセル（「ＴＥＭ」）ＴＣ１５１０Ａ型を、遮蔽した暗室の中に入れた。約１３３ＭＨｚの正弦波を，ＢＫ精密ＲＦ信号発生器、２００５Ａ型、およびアンプリファイア・リサーチ増幅器、２５Ａ１００によりＴＥＭセルに供給した。下のチャンバーの中央に配置したホラデイ・インダストリーズ（Ｈｏｌａｄａｙ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）電場プローブ、ＨＩ−４４３３ＧＲＥにより測定して、ＴＥＭセルの中央において約５Ｖ／ｍの電場（Ｅ場）を生成するように、信号発生器および増幅器上の出力レベルを調節した。
【０４５２】
遮蔽ルールの壁から約３５ｃｍにおいて、ＴＥＭセルの上のチャンバーの中央に、過酸化水素充填管の２本を配置した。管の他方の２本を対照として使用し、また、遮蔽した暗室の同一壁から約３５ｃｍにおいて、木製テーブル上に配置し、Ｅ場プローブ測定により確認して、周囲電場が存在しないように、ＴＥＭセルの直ぐ近接から移動させた。
【０４５３】
ＴＥＭ電池に供給する１３３ＭＨｚの交番正弦波は、室温における典型的な線幅周波数（例えば、１００ｋＨｚ）よりかなり上であり、そして下記式から誘導される水素原子のｎ＝２０リードベリ状態と共鳴すると理論化された：
△Ｅ　＝　ｃＥ３／４
ここでＥはエネルギー変化（ｃｍ−１）であり、ｃは水素状態ｎ＝２０について７．５１±０．０２であり、そして電場強度［（Ｋｖ／ｃｍ）２］である。
【０４５４】
電場に約５時間暴露した後、Ｅ場に対して暴露した管中の平均気体生成は約１７．５ｍｍであったが、対照管中の平均気体生成は約５８ｍｍであった。
【０４５５】
いかなる特定の理論または説明にも拘束されたくないが、水素原子における上エネルギー準位と共鳴した交番電場は負シュタルク効果を生成し、これにより反応を負触媒化すると考えられる。
【０４５６】
実施例１０
分光触媒で反応物／トランジエントを照射する
ことによる物理的触媒の増強
上に詳細に説明したように、水素および酸素の気体を電解により化学量論的量で生成した。ドライアイス中で冷却したステンレス鋼コイルをドライライトカラム直後に配置した。正および負の圧力計をコイル後に接続し、次いで１，０００ｍｌの丸底石英フラスコを順次に第２組の圧力計と接続した。
【０４５７】
各実験の開始において、全体の系を約−６５０ｍｍＨｇの圧力に排気した。この系を約１５分間密閉して、発生した真空および接続部の完全性を確認した。前述したように、水素および酸素の気体を生成する水の電解を実行した。
【０４５８】
最初に、約１０ｍｇの微細白金を丸底石英フラスコの中に入れた。反応物の気体を白金の存在下に反応させ、前述したように、経時的圧力低下速度を増加することによって、反応速度をモニターした。出発圧力は９０ｍｍＨｇ正圧のほぼ中央であり、そして終わりの圧力は測定を行った時間にわたって３０ｍｍＨｇのほぼ下部であった。２本の対照実験を実行し、反応速度は約０．４７ｍｍＨｇ／分および約０．４８ｍｍＨｇ／分であった。
【０４５９】
第３実験について、単一の白金ランプを、前述したように、適用したが、ただし操作電流を約８ｍＡに低下させ、ランプをフラスコの中央を通して位置決定して、反応物／トランジエント気体のみを照射し、物理的白金触媒を照射しないようにした。反応速度を、前述したように、測定し、これは約０．６３ｍｍＨｇ／分、３４％の増加であることが見出された。
【０４６０】
実施例１１
物理的ポイズンの分光パターンにより反応の見掛けのポイズニング
段階的白金物理的触媒の存在下の、水素および酸素の気体の水への変換は、金によりポイズニングされることが知られている。この白金触媒化反応への金の添加は約９５％だけ反応速度を減少させる。先行技術によれば、物理的触媒をこの程度にポイズニングすることが必要である白金結合部位を、金はわずかに１／６遮断するだけである。こうして、物理的白金および／または反応系との物理的金のスペクトル相互作用もまた反応に対する金のポイズニング作用に関づけることができると、理論づけられた。さらに、また、物理的白金により触媒化された反応に対する金の分光パターンの添加は反応をポイズニングすることがあること理論づけられた。
【０４６１】
上に詳細に説明したように、水素および酸素の気体は電解により生成された。約１５ｍｇの微細白金を丸底石英フラスコに添加した。出発圧力はは９０ｍｍＨｇ正圧のほぼ中央であり、そして終わりの圧力は測定を行った時間にわたって約２０ｍｍＨｇのであった。反応速度を前述したように測定した。第１対照実験は約０．８１ｍｍＨｇ／分を明らかにした。
【０４６２】
第２実験において、フィッシャー・サイエンティフック・中空カソード白金ランプを、前述したように、約８ｍＡ（最大電流の８０％）の操作周波数において、丸底フラスコの中央を通して適用した。反応は約０．８７ｍｍＨｇ／分に増加した。
【０４６３】
次いで、第３実験を同一反応フラスコ中で実施し、そしてフラスコ中に存在した物理的白金を金分光パターンに対して実験した。反応速度は約０．７５ｍｍＨｇ／分に減少した。
【図面の簡単な説明】
【図１】
第１ａ図および第１ｂ図音響波または電磁波のグラフ表示を示す。
第１ｃ図第１ａ図および第１ｂ図における波の組合わせから生ずる組合わせ波分光エネルギー。
【図２】
第２ａ図および第２ｂ図振幅が異なるが、周波数が同一である波を示す。第２ａ図は低い振幅の波を示し、そして第２ｂ図は高い振幅の波を示す。
【図３】
第３ａ図および第３ｂ図周波数の線図を示す。第３ａ図は時間ｖｓ振幅のプロットを示し、そして第３ｂ図は周波数ｖｓ振幅のプロットを示す。
【図４】
第４図ヘテロダインの進行の特定の例を示す。
【図５】
第５図は、第４図からのヘテロダイン系列のグラフの例を示す。
【図６】
第６図は、フラクタル線図を示す。
【図７】
第７ａ図および第７ｂ図は、水素のエネルギー準位の線図を示す。
【図８】
第８ａ図〜第８ｃ図は、３つの異なる簡単な反応プロファイルを示す。
【図９】
第９ａ図および第９ｂ図は、水素についての微細周波数の線図曲線を示す。
【図１０】
第１０図は、水素についての種々の周波数および強度を示す。
【図１１】
第１１ａ図および第１１ｂ図は、刺激された発光／反転分布を有する２つの光増幅線図を示す。
【図１２】
第１２図は、共鳴曲線を示し、ここで共鳴周波数はｆ０であり、より高い周波数＝ｆ２かつより低い周波数＝ｆ１であり、ここでｆ１およびｆ２はｆ０の振幅の約５０％である。
【図１３】
第１３ａ図および第１３ｂ図は、異なる品質係数を有する２つの異なる共鳴曲線を示す。第１３ａ図は高いＱを有する狭い共鳴曲線を示し、そして第１３ｂ図は低いＱを有する広い共鳴曲線を示す。
【図１４】
第１４図は、基本的共鳴周波数（曲線Ａ）および調和周波数（曲線Ｂ）における２つの異なるエネルギー移動曲線を示す。
【図１５】
第１５ａ図〜第１５ｃ図は、３つの異なる温度における分光パターンの変化を示す。第１５ａ図は低温、第１５ｂ図は中温、そして第１５ｃ図は高温である。
【図１６】
第１６図は、ｆ２〜ｆ１に対応する線幅を示す分光曲線である。
【図１７】
第１７ａ図および第１７ｂ図は、２つの振幅ｖｓ周波数曲線を示す。第１７ａ図は低温における離散分光曲線を示し、そして第１７ｂ図はより高い温度における分光曲線のオーバーラッピングを示す。
【図１８】
第１８ａ図は赤外吸収スペクトルの解像度に対する温度の影響を示し、第１８ｂ図は黒体放射を示し、そして第１８ｃ図は低温における曲線ＡおよびＣ、そしてより高い温度における拡大された曲線ＡおよびＣ＊を示し、Ｃ＊はまたシフトしている。
【図１９】
第１９図は、化合物ＮＨ３に対する圧力の拡大の効果を示す分光パターンを示す。
【図２０】
第２０図は、単一化合物についての３つの異なる圧力における圧力−拡大された線の理論的形状を示す。
【図２１】
第２１ａ図および第２１ｂ図は、増加した圧力における分光パターンの変化の実験的確証を示す２つのグラフである。第２１ａ図は空気中の水蒸気の吸収を表す分光パターンに対応し、そして第２１ｂ図は１つの大気圧におけるＮＨ３の吸収に対応する分光パターンである。
【図２２】
第２２ａ図は単一原子からの放射を示し、そして第２２ｂ図は原子のグループからの放射を示す。
【図２３】
第２３ａ図〜第２３ｄ図は４つの異なる分光曲線を示し、それらのうちの３つは自己吸収パターンを示す。第２３ａ図は自己吸収を示さない標準分光曲線であり、第２３ｂ図は自己吸収のための共鳴周波数のシフトを示し、第２３ｃ図は自己吸収のための自己反転分光パターンを示し、そして第２３ｄ図は自己反転分光パターンの減衰の例を示す。
【図２４】
第２４ａ図はヘキサン中のアルコールおよびフタル酸の吸収スペクトルを示し、第２４ｂ図はアルコールおよび四塩化炭素中のヨウ素の吸収の吸収スペクトルを示し、そして第２４ｃ図は溶質フェニルアゾフェノールに対するアルコールとベンゼンとの混合物の効果を示す。
【図２５】
第２５ａ図は酸化アルミニウムの四面体単位の表示を示し、そして第２５ｂ図は二酸化ケイ素についての四面体単位の表示を示す。
【図２６】
第２６ａ図は酸素と組合わせたアルミニウムおよびケイ素についての切頂八面体の結晶構造を示し、そして第２６ｂ図はゼオライトを表すように一緒に接合された複数の切頂八面体を示す。第２６ｃ図は、酸素結合により一緒に接合されたゼオライト「Ｘ」および「Ｙ」についての切頂八面体を示す。
【図２７】
第２７図は、亜鉛／カドミウム線比に対する銅およびビスマスの影響を示すグラフである。
【図２８】
第２８図は、銅／アルミニウム強度比に対するマグネシウムの影響を示すグラフである。
【図２９】
第２９図は、下記の濃度における四塩化炭素溶液中でＮ−メチルウレタンの原子分光周波数に対する濃度の効果を示す：ａ）　０．０１Ｍ；ｂ）　０．０３Ｍ；ｃ）　０．０６Ｍ；ｄ）　０．１０Ｍ；ｅ）　０．１５Ｍ。
【図３０】
第３０図は、水素の発光スペクトルに対応するプロットを示す。詳しくは、第３０ａ図は水素についてのバルマー系列２に対応し、そして第３０ｂ図は水素の４５６ＴＨｚ周波数についての発光スペクトルに対応する。
【図３１】
第３１図は、水素の４５６ＴＨｚ周波数についての高解像度レーザー飽和スペクトルに対応する。
【図３２】
第３２図は、典型的な分光曲線下に存在する微細分割周波数を示す。
【図３３】
第３３図は、微細構造周波数（α）における原子電子レベル（ｎ）の線図に対応する。
【図３４】
第３４図は、水素原子のｎ＝１およびｎ＝２レベルの微細構造を示す。
【図３５】
第３５図は、炭素、酸素およびフッ素の最低エネルギー準位についての多分割を示す：４３．５ｃｍ−１＝１．３ＴＨｚ；１６．４ｃｍ−１＝４９０ＧＨｚ；２２６．５ｃｍ−１＝６．７７ＴＨｚ；１５８．５ｃｍ−１＝４．７４ＴＨｚ；４０４ｃｍ−１＝１２．１ＴＨｚ。
【図３６】
第３６図は、１０μｍ２の波長におけるＳＦ６の振動帯域を示す。
【図３７】
第３７ａ図は、第３６図に示すものに対応する分光パターンを示し、特定の周波数が拡大されている。第３７ｂ図は、化合物ＳＦ６についての微細構造周波数を詳細に示す。
【図３８】
第３８図は、ある分子について異なるエネルギー準位に対応するエネルギー準位の線図を示し、ここで回転は「Ｊ」に対応し、振動は「ν」に対応し、そして電子レベルは「ｎ」に対応する。
【図３９】
第３９ａ図および第３９ｂ図は、干渉計を使用して記録した塩化水素気体の純粋な回転吸収スペクトルに対応する；第３９ｂ図はより低い解像度における第３９ａ図の同一スペクトルを示す（すなわち、微細周波数を示さない）。
【図４０】
第４０図は、シアン化水素についての回転スペクトルに対応する。「Ｊ」は回転レベルに対応する。
【図４１】
第４１図は、Ａ（ν１−ν２）、Ｂ＝ν１−２ν５における周波数帯域を示すスペクトル帯域におけるν１およびν５の加法的ヘテロダインに対応するスペクトルを示す。
【図４２】
第４２図は、基底状態のＣＯについての最初の４つの回転周波数を示す、微細構造スペクトルのグラフ表示を示す。分子の微細構造回転周波数間の差（ヘテロダイン）は、２×回転定数Ｂである（すなわち、ｆ２−ｆ１＝２Ｂ）。この場合において、Ｂ＝５７．６ＧＨｚ（５７，６３５．９７０ＭＨｚ）。
【図４３】
第４３ａ図は、ＬｉＦについての回転および振動周波数（ＭＨｚ）を示す。第４３ｂ図は、ＬｉＦについての回転および振動周波数（ＭＨｚ）間の差を示す。
【図４４】
第４４図は、３原子分子ＯＣＳについての回転遷移Ｊ＝１→２を示す。振動状態は括弧中の振動量子数（ｖ１、ｖ２、ｖ３）により与えられ、ｖ２は下付き文字［ｌ］を有する。この場合において、ｌ＝１。下付き文字１はｌ型二重線のより低い周波数の成分に適用され、そして２は高い周波数の成分に適用される。（０１１０）および（０１１０）における２本の線は、ｑ１により分離された、ｌ型二重線である。
【図４５】
第４５図は、ＳＦ６についての回転−振動帯域および微細構造周波数を示す。
【図４６】
第４６図は、０から拡大される３００までのＳＦ６についての微細構造スペクトルを示す。
【図４７】
第４７ａ図および第４７ｂ図は、超微細構造（ｈｙｐｅｒｆｉｎｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）周波数を示す、ＳＦ６の微細構造からの２つのカバーの拡大を示す。超微細構造曲線の規則的な間隔に注意すべきである。第４７ａ図は第４６図における単一星印（＊）でマークした曲線の拡大を示し、そして第４７ｂ図は第４６図における二重星印（＊＊）でマークした曲線の拡大を示す。
【図４８】
第４８図は、水素についてのｎ＝２→ｎ＝３遷移における超微細構造の超微細分割に対応するエネルギー準位の線図を示す。
【図４９】
第４９図は、ＣＨ３ＩのＪ＝１→２回転遷移における超微細構造を示す。
【図５０】
第５０図は、基底振動状態におけるＣｌＣＮについてのＪ＝１→２回転遷移の超微細構造を示す。
【図５１】
第５１図は、ＮＯ分子についてのエネルギー準位の線図および超微細周波数を示す。
【図５２】
第５２図は、ＮＨ３についての超微細周波数に対応するスペクトルを示す。
【図５３】
第５３図は、回転レベルＪ＝３についてのＮＨ３スペクトルの超微細構造およびダブリングを示す。第５３図における上の曲線は実験データを示すが、下の曲線は理論的計算から誘導された。周波数は左から右に６０ｋＨｚの間隔で増加する。
【図５４】
第５４図は、回転レベルＪ＝４についてのＮＨ３スペクトルの超微細構造およびダブリングを示す。第５４図における上の曲線は実験データを示すが、下の曲線は理論的計算から誘導された。周波数は左から右に６０ｋＨｚの間隔で増加する。
【図５５】
第５５図は、カリウムについてのシュタルク効果を示す。特に、電場に対する４ｓおよび５ｐのエネルギー準位の概略的依存性。
【図５６】
第５６図は、５ｐ２Ｐ１／２→４ｓ２Ｓ１／２遷移波数のゼロ場位置からの偏りを電場の平方に対してプロットするグラフを示す。
【図５７】
第５７図は、場の強さの関数として、ＣＨ３ＣｌについてのＪ＝０→１回転遷移の周波数成分を示す。周波数はメガサイクル（ＭＨｚ）で与え、そして電場の強さ（ｅｓｕ　ｃｍ）は場の平方Ｅ２（ｅｓｕ２／ｃｍ２）として与えられている。
【図５８】
第５８図は、分子ＯＣＳのＪ＝１→２遷移におけるシュタルク効果の理論的および実験的測定値を示す。非変更の絶対回転周波数をゼロにおいてプロットし、そして周波数の分割およびシフトはもとの周波数よりも高いまたは低いＭＨｚとして表されている。
【図５９】
第５９図は、非対称上部分子の回転における遷移についてのシュタルク成分のパターンを示す。詳しくは、第５９ａ図はＪ＝４→５遷移を示し、そして第５９ｂ図はＪ＝４→４遷移を示す。電場は完全なスペクトル解像のために十分に大きい。
【図６０】
第６０図は、種々の周波数における適用された電場を使用する、Ｊ＝１→２遷移に対するＯＣＳ分子についてのシュタルク効果を示す。「ａ」曲線は静的ＤＣ電場を使用するシュタルク効果を表し、「ｂ」曲線は１ｋＨｚの電場を使用するシュタルク周波数の拡大およびぼやけを表し、そして「ｃ」曲線は１，２００ｋＨｚの電場を使用する正常のシュタルク型効果を表す。
【図６１】
第６１ａ図はシュタルク導波管の構成を示し、そして第６１ｂ図はシュタルク導波管中の場の分布を示す。
【図６２】
第６２ａ図はナトリウム「Ｄ」線についてのゼーマン効果を示し、そして第６２ｂ図はナトリウム「Ｄ」線についてのゼーマン効果における遷移のエネルギー準位の線図である。
【図６３】
第６３図は、磁場の関数として、酸素原子の分割を示すグラフである。
【図６４】
第６４図は、ケイ素の「３Ｐ」状態についての磁場の強さに対するゼーマン効果の依存性を示すグラフである。
【図６５】
第６５ａ図は正常ゼーマン効果を示す絵画的図面であり、そして第６５ｂ図は異常ゼーマン効果を示す絵画的図面である。
【図６６】
第６６図は、亜鉛３Ｐ→３Ｓについての異常ゼーマン効果を示す。
【図６７】
第６７ａ図は４つのゼーマン分割周波数のグラフ表示を示し、そして第６７ｂ図は４つの新しいヘテロダインド差のグラフ表示を示す。
【図６８】
第６８ａ図および第６８ｂ図は、常磁性分子における２つの異なる遷移についての典型的なゼーマン分割パターンのグラフを示す。
【図６９】
第６９図は、表を水平方向に横切って列挙した水素の周波数、および表を垂直方向に列挙した白金の周波数を示す。
【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１５ｃ】
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【図１６】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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【図１９】
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【図２１ａ】
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【図２１ｂ】
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【図２４ｃ】
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【図２６ａ】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０ａ】
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【図３０ｂ】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３４】
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【図３９ａ】
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【図４０】
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【図４２】
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【図４３ａ】
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【図４３ｂ】
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【図４４】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図６０】
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【図６１ａ】
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【図６２ａ】
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【図６３】
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【図６５ａ】
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【図６５ｂ】
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【図６８】
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