Флуоресценција

Овај чланак се у великој мери или у потпуности ослања на неовлашћене изворе , што може изазвати сумњу у неутралност и проверљивост датих информација. Такви извори такође не показују значај предмета чланка. Чланак се може побољшати коришћењем извора који су меродавни у овој теми .

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 ${\displaystyle {\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">С</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">1</span></span>}}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">\to </span></span>{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">С</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">0</span></span>}}}${\ дисплаистиле С_ {1} \ стрелица надесно С_ {0}} или тројка ${\displaystyle {\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">Т</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">1</span></span>}}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">\to </span></span>{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">Т</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">0</span></span>}}}${\ дисплаистиле Т_ {1} \ стрелица надесно Т_ {0}} ... 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

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):

${\displaystyle {\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">Е</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">2</span></span>}}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">-</span></span>{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">Е</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">1</span></span>}}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">=</span></span>\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">х</span></span>}\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">\nu </span></span>}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">...</span></span>}${\ дисплаистиле Е_ {2} -Е_ {1} = х \ ну.}

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.

У нормалним условима, већина молекула је у основном електронском стању. ${\displaystyle {\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">С</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">0</span></span>}}}${\ дисплаистиле С_ {0}} ... Након апсорпције светлости, молекул прелази у побуђено стање ${\displaystyle {\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">С</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">1</span></span>}}}${\ дисплаистиле С_ {1}} ... Када је узбуђен на вишим електронским и вибрационим нивоима, вишак енергије се брзо троши, преносећи флуорофор на најнижи вибрациони подниво стања ${\displaystyle {\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">С</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">1</span></span>}}}${\ дисплаистиле С_ {1}} ... Међутим, постоје изузеци: на пример, флуоресценција азулена се може јавити из оба ${\displaystyle {\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">С</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">1</span></span>}}}${\ дисплаистиле С_ {1}} и од ${\displaystyle {\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">С</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">2</span></span>}}}${\ дисплаистиле С_ {2}} 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

${\displaystyle \mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">\Phi </span></span>}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">=</span></span>\frac{{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">Н</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">е</span></span>}\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">м</span></span>}}}{{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">Н</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">а</span></span>}\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">б</span></span>}\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">с</span></span>}}}}${\ дисплаистиле \ Пхи = {\ фрац {Н_ {ем}} {Н_ {абс}}}}

где ${\displaystyle {\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">Н</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">е</span></span>}\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">м</span></span>}}}${\ дисплаистиле {Н_ {ем}}} Да ли је број фотона емитованих као резултат флуоресценције, и ${\displaystyle {\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">Н</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">а</span></span>}\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">б</span></span>}\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">с</span></span>}}}${\ дисплаистиле {Н_ {абс}}} - 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 ${\displaystyle \mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">\Gamma </span></span>}}${\ дисплаистиле {\ гама}} и ${\displaystyle {\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">к</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">н</span></span>}\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">р</span></span>}}}${\ дисплаистиле к_ {нр}} - константе брзине радијативне и нерадијативне деактивације побуђеног стања.

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

${\displaystyle \mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">\Phi </span></span>}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">=</span></span>\frac{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">\Gamma </span></span>}}{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">\Gamma </span></span>}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">+</span></span>{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">к</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">н</span></span>}\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">р</span></span>}}}}${\ дисплаистиле \ Пхи = {\ фрац {\ гама} {\ гама + к_ {нр}}}}

Из последње формуле следи да ${\displaystyle \mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">\Phi </span></span>}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">\to </span></span>\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">1</span></span>}}${\ дисплаистиле \ Пхи \ стрелица надесно 1} ако ${\displaystyle \frac{{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">к</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">н</span></span>}\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">р</span></span>}}}{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">\Gamma </span></span>}}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">\to </span></span>\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">0</span></span>}}${\ дисплаистиле {\ фрац {к_ {нр}} {\ гама}} \ стрелица надесно 0} , 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

Овом одељку недостају везе ка изворима информација . Информације морају бити проверљиве , иначе могу бити доведене у питање и уклоњене. Можете уредити овај чланак додавањем линкова ка ауторитативним изворима . Ова ознака је постављена 13. јуна 2021. године .

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

• Луминесценција
• Фосфоресценција
• Сонолуминисценција
• Биолуминисценција
• Електрофосфоресценција
• Хемилуминисценција
• Флуориметрија

Белешке (измени)

Књижевност

• Лабас У. А., Гордеева А.В., Фрадков А.Ф. Флуоресцентни и обојени протеини // Природа, 2003, № 3.
• Вексхин Н.Л. Флуоресцентна спектроскопија биополимера. Пушчино, Фотон-век, 2009.
• Флуоресценција // Енциклопедијски речник Броцкхауса и Ефрона : у 86 томова (82 свеске и 4 додатна). - СПб. , 1890-1907.
• Флуоресценција - чланак из Велике совјетске енциклопедије .
• Лозовскаиа Е. Зашто сијају // Наука и живот , 2004, бр.
• Сјај минерала // Наука и живот , 1998, бр

Линкови

• Флуоресцентни корали помажу у борби против грипа

У другом делу, језик има цео чланак Флуоресценце (енг.). Можете помоћи пројекту тако што ћете проширити тренутни чланак преводом. Истовремено, да бисте били у складу са правилима атрибуције , требало би да инсталирате шаблон {{ преведени чланак }} на страницу за дискусију, или да у коментару на измену наведете везу до изворног чланка.