Флуоресценција

Из Википедије, слободне енциклопедије
Иди на навигацију Иди на претрагу
Флуоресценција уранијумског стакла у ултраљубичастом светлу
Тоник када се озрачи видљивим (лево) и ултраљубичастим (десно) светлом. Плава флуоресценција је последица присуства деривата кинина у пићу.

Флуоресценција , или флуоресценција, је физички процес, нека врста луминесценције . Флуоресценција се обично назива радијационим прелазом побуђеног стања из најнижег синглетног вибрационог нивоа С 1 у основно стање С 0 [ извор неодређен 1196 дана ] . У општем случају, флуоресценција је спин дозвољена радијативна транзиција између два стања исте множине : између синглет нивоа или тројка ... Типични животни век таквог побуђеног стања је 10 −11 −10 −6 с [1] .

Флуоресценцију треба разликовати од фосфоресценције - спин-забрањеног радијационог прелаза између два стања различите множине. На пример, радијациони прелаз побуђеног триплетног стања Т 1 у основно стање С 0 . Синглет-триплет прелази су квантно-механички забрањени, стога је животни век побуђеног стања током фосфоресценције реда величине 10 −3 −10 −2 с [2] .

Порекло појма

Термин "флуоресценција" потиче од назива минерала флуорита , у коме је први пут откривен, и лат. -есцент је суфикс слабе акције.

Учите историју

По први пут, флуоресценцију кининских једињења приметио је физичар Џорџ Стокс 1852.

Теоријска основа

Стокес схифт рус.пнг

Према концептима квантне хемије , електрони у атомима се налазе на енергетским нивоима . Удаљеност између нивоа енергије у молекулу зависи од његове структуре. Када се супстанца озрачи светлошћу, могућ је прелаз електрона између различитих енергетских нивоа. Енергетска разлика између нивоа енергије и фреквенције вибрације апсорбоване светлости су међусобно повезане једначином (ИИ Боров постулат):

Након апсорпције светлости, део енергије коју прими систем троши се као резултат релаксације . Део тога се може емитовати у облику фотона одређене енергије [3] .

Однос спектра апсорпције и флуоресценције

Спектар флуоресценције је померен у односу на спектар апсорпције према дужим таласним дужинама. Овај феномен је добио назив " Стоксов помак ". То је узроковано процесима нерадијативне релаксације. Као резултат тога, део енергије апсорбованог фотона се губи, а емитовани фотон има нижу енергију, а сходно томе и већу таласну дужину [4] [5] .

Шематски приказ процеса емисије и апсорпције светлости. Јаблонски дијаграм

Процеси апсорпције светлости и флуоресценције су шематски приказани на дијаграму Јаблонског.

Јаблонски дијаграм рус.пнг

У нормалним условима, већина молекула је у основном електронском стању. ... Након апсорпције светлости, молекул прелази у побуђено стање ... Када је узбуђен на вишим електронским и вибрационим нивоима, вишак енергије се брзо троши, преносећи флуорофор на најнижи вибрациони подниво стања ... Међутим, постоје изузеци: на пример, флуоресценција азулена се може јавити из оба и од државе.

Квантни принос флуоресценције

Квантни принос флуоресценције показује колико се овај процес ефикасно одвија. Дефинише се као однос броја емитованих и апсорбованих фотона. Квантни принос флуоресценције може се израчунати коришћењем формуле

где Да ли је број фотона емитованих као резултат флуоресценције, и - укупан број апсорбованих фотона. Што је већи квантни принос флуорофора , то је интензивнија његова флуоресценција. Квантни принос се такође може одредити коришћењем упрошћеног дијаграма Јаблонског [6] , где је и - константе брзине радијативне и нерадијативне деактивације побуђеног стања.

Једноставан дијаграм на два нивоа.ЈПГ

Затим се фракција флуорофора враћа у основно стање емисијом фотона, а самим тим и квантни принос:

Из последње формуле следи да ако , односно ако је брзина нерадијативне транзиције много мања од брзине радијативне транзиције. Имајте на уму да је квантни принос увек мањи од јединице због Стоксових губитака.

Флуоресцентна једињења

Флуоресценција у ултраљубичастом светлу 0,0001% водени раствори: плава - кинин, зелена - флуоресцеин, наранџаста - родамин-Б, жута - родамин-6Г

Многе органске супстанце су способне за флуоресценцију, обично садрже систем коњугованих π-веза. Најпознатији су кинин , метил зелена, метил плаво, фенол црвено, кристал виолет, Бриллиант Блуе Црисол, попоп, флуоресцеин , еозином , акридин боје (акридин наранџаста, акридин жуто), рходаминес (родамин 6Г, родамин Б), Ниле ред анд многе друге.

Апликација

У производњи боја и бојењу текстила

Флуоресцентни пигменти се додају бојама , фломастерима , а такође и при фарбању текстила , предмета за домаћинство, накита и сл. да би се добиле посебно светле („блиставе“, „киселе“) боје са повећаним спектралним албедом у потребном опсегу таласних дужина, понекад прелази 100%. Овај ефекат се постиже чињеницом да флуоресцентни пигменти претварају ултраљубичасто светло које се налази у природном светлу и у светлу многих вештачких извора (као и код жутих и црвених пигмената, краткоталасног дела видљивог спектра) у зрачење жељени опсег, чинећи боју интензивнијом. Посебна врста флуоресцентних текстилних пигмената је оптичка плава , која ултраљубичасто светло претвара у плаво, чиме се надокнађује природна жућкаста нијанса тканине , чиме се постиже ефекат снежно беле боје одеће и постељине . Оптичка плава се користи како за фабричко бојење тканина тако и за освежавање боје током прања , у прашцима за прање веша . Слични пигменти се користе у многим врстама папира, укључујући папир за свакодневну канцеларијску употребу. Има највећи садржај пигмента са плавим, по правилу.

Флуоресцентне боје, у комбинацији са црним светлом , често се користе у дизајну дискотека и ноћних клубова . Такође се практикује употреба флуоресцентних пигмената у мастилима за тетовирање .

У технологији

Флуоресцентни адитиви се често додају техничким течностима, на пример, антифризима , како би се олакшало проналажење цурења из јединице. У ултраљубичастом светлу, мрље такве течности постају врло јасно видљиве. [ извор није наведен 86 дана ] .

У биологији и медицини

Флуоресценција (доле) под ултраљубичастим осветљењем алкохолног раствора хлорофила

У биохемији и молекуларној биологији примену су нашле флуоресцентне сонде и боје које се користе за визуелизацију појединих компоненти биолошких система. На пример, еозинофили ( крвне ћелије) су тако названи јер имају афинитет за еозин , што их чини лаким за пребројавање у тесту крви .

Ласери

Флуорофори са високим квантним приносима и добром фотостабилношћу могу се користити као компоненте у активним медијима ласера ​​на боји.

У форензици

Одређене флуоресцентне супстанце се користе у оперативно-истражним радњама (за обележавање новца, других предмета у току документовања чињеница давања мита и изнуде. Могу се користити и у хемијским замкама)

У хидрологији и екологији

Флуоресценом је 1877. доказано да су реке Дунав и Рајна повезане подземним каналима. [7] . Боја је унета у воде Дунава и неколико сати касније карактеристична зелена флуоресценција је пронађена у малој реци која се улива у Рајну. Данас се флуоресцеин такође користи као специфичан маркер који олакшава проналажење разбијених пилота у океану. За то се једноставно разбије ампула са бојом, која, растварајући се у води, формира јасно видљиву зелену тачку велике величине. Такође, флуорофори се могу користити за анализу загађења животне средине (откривање цурења нафте (нафтних филмова) у морима и океанима).

такође видети

Белешке (измени)

  1. хттп: //филес.пилотлз.ру/двд/нано/диск/!н_ворлд/ доп_мат/ конс_01/ 02.пдф . Предавање број 2. Основи луминесценције (наставак). .
  2. Основни појмови и значења у флуоресцентној микроскопији . стормофф.ру. Датум лечења: 07.01.2020.
  3. Прајмер за микроскопију молекуларних експресија: Специјализоване технике микроскопије - Флуоресценција - Основни концепти флуоресценције . мицро.магнет.фсу.еду. Датум лечења: 07.01.2020.
  4. Стоксова промена у растворима и гасовима. Независност спектра емисије од таласне дужине апсорпције. Правило симетрије огледала и искључења из њега.
  5. Молекуларни изрази: наука, оптика и ви: светлост и боја – извори видљиве светлости . мицро.магнет.фсу.еду. Датум лечења: 07.01.2020.
  6. Јосепх Р. Тхе Лаковицз. Принципи флуоресцентне спектроскопије / РЈ Лаковицз. -НИ: Спрингер Сциенце, 2006.-- 960 стр.
  7. Берлман ИБ. 1971. Приручник за спектре флуоресценције ароматичних молекула, 2. изд. Ацадемиц Пресс, Њујорк.

Књижевност

Линкови