Флуоресценција

Од Википедија, бесплатната енциклопедија
Одете во навигација Одете на пребарување
Флуоресценција на ураниумско стакло во ултравиолетова светлина
Тоник кога се озрачува со видлива (лево) и ултравиолетова (десна) светлина. Сината флуоресценција се должи на присуството на деривати на кинин во пијалокот.

Флуоресценцијата , или флуоресценцијата, е физички процес, еден вид луминисценција . Флуоресценцијата обично се нарекува радијативна транзиција на возбудена состојба од најниското единечно вибрационо ниво S 1 до основната состојба S 0 [ извор неодреден 1196 дена ] . Во општиот случај, флуоресценцијата е дозволена спин радијативна транзиција помеѓу две состојби со иста мултипликација : помеѓу единечни нивоа или тројка ... Типичниот животен век на таква возбудена состојба е 10 −11 −10 −6 s [1] .

Флуоресценцијата треба да се разликува од фосфоресценцијата - зрачна транзиција забранета од спин помеѓу две состојби со различно множество. На пример, радијативната транзиција на возбудената тројна состојба T 1 во основната состојба S 0 . Транзициите од единечна тројка се квантно-механички забранети; затоа , животниот век на возбудената состојба за време на фосфоресценцијата е од редот на 10 −3 −10 −2 s [2] .

Потекло на терминот

Терминот „флуоресценција“ доаѓа од името на минералот флуорит , во кој првпат бил откриен, и лат. -escent е слаба акциска наставка.

Учат историја

За прв пат, флуоресценцијата на кининските соединенија беше забележана од физичарот Џорџ Стоукс во 1852 година.

Теоретска основа

Стоукс се менува rus.png

Според концептите на квантната хемија , електроните во атомите се наоѓаат на нивоа на енергија . Растојанието помеѓу нивоата на енергија во молекулата зависи од нејзината структура. Кога супстанцијата е озрачена со светлина, можна е транзиција на електрони помеѓу различни енергетски нивоа. Разликата во енергијата помеѓу нивоата на енергија и фреквенцијата на вибрации на апсорбираната светлина се поврзани една со друга со равенката (II Боров постулат):

По апсорпцијата на светлината, дел од енергијата што ја добива системот се троши како резултат на релаксација . Дел од него може да се емитува во форма на фотон со одредена енергија [3] .

Односот на апсорпција и флуоресцентни спектри

Спектарот на флуоресценција е поместен во однос на спектарот на апсорпција кон подолги бранови должини. Овој феномен го доби името „ Смена на Стоукс “. Тоа е предизвикано од процесите на нерадијативна релаксација. Како резултат на тоа, дел од енергијата на апсорбираниот фотон се губи, а емитираниот фотон има помала енергија и, соодветно, подолга бранова должина [4] [5] .

Шематски приказ на процесите на емисија и апсорпција на светлина. Јаблонски дијаграм

Процесите на апсорпција на светлина и флуоресценција се прикажани шематски на дијаграмот Јаблонски.

Јаблонски дијаграм rus.png

Во нормални услови, повеќето молекули се во основна електронска состојба. ... По апсорпцијата на светлината, молекулата преминува во возбудена состојба ... Кога се возбудени на повисоки електронски и вибрациони нивоа, вишокот енергија брзо се троши, пренесувајќи го флуорофорот на најниското вибрационо потниво на состојбата ... Сепак, постојат исклучоци: на пример, флуоресценцијата на азуленот може да се појави и од двете и од државите.

Флуоресцентен квантен принос

Флуоресцентниот квантен принос покажува колку ефикасно се одвива овој процес. Се дефинира како однос на бројот на емитирани и апсорбирани фотони. Флуоресцентниот квантен принос може да се пресмета со помош на формулата

каде Дали е бројот на фотони емитирани како резултат на флуоресценција, и - вкупниот број на апсорбирани фотони. Колку е поголем квантниот принос на флуорофорот , толку е поинтензивна неговата флуоресценција. Квантниот принос може да се одреди и со помош на поедноставен Јаблонски дијаграм [6] , каде и - константи на брзина на радијативно и нерадијативно деактивирање на возбудена состојба.

Едноставен дијаграм на две нивоа.JPG

Потоа фракцијата на флуорофорите се враќаат во основната состојба со емисија на фотон, а со тоа и квантниот принос:

Од последната формула произлегува дека ако , односно, ако стапката на нерадијативната транзиција е многу помала од стапката на радијативната транзиција. Забележете дека квантниот принос е секогаш помал од единството поради загубите на Стоукс .

Флуоресцентни соединенија

Флуоресценција во ултравиолетова светлина 0,0001% водени раствори: сина - кинин, зелена - флуоресцеин, портокалова - родамин-Б, жолта - родамин-6G

Многу органски супстанции се способни за флуоресценција, обично содржат систем на конјугирани π-врски. Најпознати се кинин , метил зелена, метил сина, фенол црвена, кристално виолетова, брилијантно сина кризол, ПОПОП, флуоресцеин , еозин , акридински бои (акридин портокалова, акридин жолта), родамини (родамин 6G, родамин и Б), многу други.

Апликација

Во производството на бои и боење текстил

Флуоресцентни пигменти се додаваат на бои , фломастери , а исто така и при боење текстил , предмети за домаќинството, накит итн. за да се добијат особено светли („светкави“, „кисели“) бои со зголемено спектрално албедо во бараниот опсег на бранови должини. понекогаш надминува 100%. Овој ефект се постигнува поради фактот што флуоресцентните пигменти ја претвораат ултравиолетовата светлина содржана во природна светлина и во светлината на многу вештачки извори (како и за жолтите и црвените пигменти, делот со кратка бранова должина од видливиот спектар) во зрачење на саканиот опсег, правејќи ја бојата поинтензивна. Посебен тип на флуоресцентни текстилни пигменти е оптичко сино , кое ја претвора ултравиолетовата светлина во сина светлина, што ја компензира природната жолтеникава нијанса на ткаенината , со што се постигнува ефект на снежно-бела боја на облеката и постелнината . Оптичкото сино се користи и за фабричко боење на ткаенини и за освежување на бојата при перење , во прашоци за перење . Слични пигменти се користат во многу видови хартија, вклучително и хартија за секојдневна канцелариска употреба. Има највисока содржина на пигмент со сина боја, по правило.

Флуоресцентни бои, во комбинација со црна светлина , често се користат во дизајнот на дискотеки и ноќни клубови . Се практикува и употребата на флуоресцентни пигменти во мастилата за тетоважи .

Во технологијата

Флуоресцентните адитиви често се додаваат во техничките течности, на пример, антифризови , за полесно да се пронајдат протекување од единицата. При ултравиолетова светлина, дамките од таквата течност стануваат многу јасно видливи. [ извор не е наведен 86 дена ] .

Во биологијата и медицината

Флуоресценција (долу) под ултравиолетово осветлување на алкохолен раствор на хлорофил

Во биохемијата и молекуларната биологија, флуоресцентните сонди и бои најдоа примена, кои се користат за визуелизација на поединечни компоненти на биолошките системи. На пример, еозинофилите ( крвни клетки) се наречени така затоа што имаат афинитет за еозин , што го прави лесно да се избројат при тест на крвта .

Ласери

Флуорофорите со високи квантни приноси и добра фотостабилност може да се користат како компоненти во активните медиуми на ласерите за боја.

Во форензиката

Одредени флуоресцентни супстанции се користат во оперативно-пребарувачките активности (за обележување пари, други предмети при документирање на фактите за поткуп и изнуда. Можат да се користат и во хемиски стапици)

Во хидрологијата и екологијата

Флуоресцеинот се користел во 1877 година за да се докаже дека реките Дунав и Рајна се поврзани со подземни канали. [7] . Бојата била внесена во водите на Дунав и неколку часа подоцна карактеристичната зелена флуоресценција била пронајдена во мала река што се влева во Рајна. Денес, флуоресцеинот се користи и како специфичен маркер што го олеснува пронаоѓањето на уништените пилоти во океанот. За ова, едноставно е скршена ампула со боја, која, растворувајќи се во вода, формира јасно видлива зелена дамка со голема големина. Исто така, флуорофорите може да се користат за анализа на загадувањето на животната средина (откривање на истекување на нафта (нафтени филмови) во морињата и океаните).

исто така види

Белешки (уреди)

  1. http://files.pilotlz.ru/dvd/nano/disk/!n_world/dop_mat/kons_01/02.pdf . Предавање број 2. Основи на луминисценција (продолжение). .
  2. Основни концепти и значења во флуоресцентната микроскопија . stormoff.ru. Датум на лекување: 7 јануари 2020 година.
  3. Molecular Expressions Microscopy Primer: Specialized Microscopy Techniques - Fluorescence - Basic Concepts in Fluorescence . микро.магнет.fsu.edu. Датум на лекување: 7 јануари 2020 година.
  4. Стоукс се менува во растворите и гасовите. Независност на емисиониот спектар од апсорпциската бранова должина. Правило за симетрија на огледалото и исклучување од него.
  5. Молекуларни изрази: наука, оптика и ти: светлина и боја - извори на видлива светлина . микро.магнет.fsu.edu. Датум на лекување: 7 јануари 2020 година.
  6. Џозеф Р. Лакович. Принципи на флуоресцентна спектроскопија / RJ Lakowicz. -NY: Springer Science, 2006 .-- 960 стр.
  7. Берлман И.Б. 1971. Прирачник за флуоресцентни спектри на ароматични молекули, 2. ed. Академски печат, Њујорк.

Литература

Врски