Флюоресценція

Аескулін

Флуоресце́нція або флюоресце́нція — короткотривала (від пікосекунд до мілісекунд) люмінесценція. Виникає внаслідок: опромінення речовини світлом, йонізуючим промінням, проходження крізь неї електричного струму, при хімічних реакціях, механічному впливі тощо.

За механізмом розрізняють такі різновиди флуоресценції: резонансну, спонтанну, вимушену та рекомбінаційну. За типом збудження розрізняють фотолюмінесценцію, рентгенолюмінесценцію, катодолюмінесценцію, хемолюмінесценцію, кріолюмінесценцію, електролюмінесценцію, триболюмінесценцію та ін.

Протилежне (довготривала люмінесценція) — Фосфоресценція.

Назва походить від мінералу флюориту.

Застосування

Оптичні відбілювачі

Сучасний «офісний» папір набагато біліший за свого радянського попередника завдяки додавання речовин, що поглинають в УФ діапазоні, а випромінюють в фіолетово-голубому, створюючи оптичне доповнення до натурального жовтуватого кольору паперу.

Органічні флуорофори

Родамін, Флуоресцеїн

Фізичні основи

• Діаграма Яблонського описує перетворення системи під час флуоресценції.
• Квантовий вихід — ефективність перетворення збудження на випромінювання зазвичай залежить від часу життя збудженого стану.

$\Phi = \frac {N_{em}} {N_{ex}}$,

де N_ex — кількість збуджених молекул, а N_em — кількість випромінених фотонів.

Добрі флуорофори (наприклад, родамін) мають квантовий вихід, близький до одиниці (100 %). Напряму виміряти кількість збуджених молекул надзвичайно важко. В лабораторній практиці вимірюють квантовий вихід відносно стандарту. Для цього вимірюють в однакових умовах флуоресценцію та поглинання досліджуваної речовини та стандарту, а обчислення проводять за формулою:

$\Phi = \Phi_{s}\frac {I} {A} \frac {A_{s}} {I_{s}}$,

де I — інтегральна інтенсивність флуоресценції досліджуваної речовини в усьому спектральному діапазону, А — поглинання (абсорбція) світла на довжині хвилі збудження. I_s та А_s — те ж саме, тільки для стандарту. Ф_s — квантовий вихід стандарту. Необхідні умови застосовності цієї формули: поглинається не надто велика частка світла (А, А_s < 0.1), спектри випромінювання (емісії) досліджуваної речовини та стандарта близькі за діапазоном (відхилення до 50 нм). Типовими стандартами є: хінін-сульфат, ароматичні вуглеводні, лужний розчин флуоресцеїну, родамін.

Стоксів зсув

• Різниця між довжиною хвилі поглинутого та випроміненого фотонів. Коливається в межах 20-100 нм для більшості органічних флуорофорів.

Час життя збудженого стану

При флуоресценції емісія фотона відбувається завдяки переходу S₁→S₀. Такий процес проходить за час порядку наносекунд — пікосекунд (10⁻⁹−10⁻¹² с). Час життя збудженого стану пов'язаний із квантовим виходом: невипромінювальна деактивація флуорофора зменшує квантовий вихід пропорційно зменшенню часу життя збудженого стану.

$\Phi = \frac {k_{f}} {k_{f}+k_{n}}$

Де k_f — швидкість випромінювального переходу k_n — сумарна швидкість невипромінювальних переходів.

Вимірювання часу життя збудженого стану використовується для виділення різних популяцій флуорофорів, що різняться по оточенню^{[Джерело?]}. Також на її основі розроблено мікроскопічні методи (FLIM)^{[Джерело?]}

Дивіться також

Квантовий вихід Реакції в збудженому стані Ексимер Кріолюмінесценція, Фотолюмінесценція, Рентгенолюмінесценція, Катодолюмінесценція, Люмінесценція, Сонолюмінесценція,

Хемолюмінесценція, Електролюмінесценція, Триболюмінесценція Фосфоресценція, Біолюмінесценція, Електрофосфоресценція, Хемілюмінесценція, Флуориметрія.

Література

• Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.

Посилання

• What is fluorescence?
• Fluorophores.org, the database of fluorescent dyes