Флюоресценція
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 додаванню речовин, що поглинають в УФ діапазоні, а випромінюють в фіолетово-блакитному, створюючи оптичне доповнення до натурального жовтуватого кольору паперу.
Біологічні дослідження
Флуоресценція знайшла широке застосування у прикладних біологічних дослідженнях.
Сенсибiлiзована флуоpесценцiя
(англ. sensitized fluorescence) Флуоресценцiя молекул або атомiв, якi енергiю збудження отримали вiд iнших молекул чи атомiв, збуджених внаслідок абсорбцiї фотона.
Органічні флуорофори
Фізичні основи
- Діаграма Яблонського описує перетворення системи під час флуоресценції.
- Квантовий вихід — ефективність перетворення збудження на випромінювання зазвичай залежить від часу життя збудженого стану.
- ,
де Nex — кількість збуджених молекул, а Nem — кількість випромінених фотонів[1].
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:
- ,
де I — інтегральна інтенсивність флуоресценції досліджуваної речовини в усьому спектральному діапазону, А — поглинання (абсорбція) світла на довжині хвилі збудження. Is та Аs — те ж саме, тільки для стандарту. Фs — квантовий вихід стандарту. Необхідні умови застосовності цієї формули: поглинається не надто велика частка світла (А, Аs < 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.
Де kf — швидкість випромінювального переходу kn — сумарна швидкість невипромінювальних переходів.
Вимірювання часу життя збудженого стану використовується для виділення різних популяцій флуорофорів, що різняться по оточенню[2]. Також на її основі розроблено мікроскопічні методи (FLIM)[3].
Вихід флуоресценції
Для даного збудженого стану певного атома — відношення числа збуджених атомів, які випускають фотон, до загального числа збуджених станів.
Див. також
Примітки
- Valeur, Bernard, Berberan-Santos, Mario (2012). Molecular Fluorescence: Principles and Applications. Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-32837-6. p. 64
- Joseph R. Lakowicz. Principles of Fluorescence Spectroscopy 3rd edition. Springer (2006). ISBN 978-0387-31278-1.[сторінка?]
- Олар О. І. Сучасні методи мікроскопії в біології і медицині / О. І. Олар, О. Ю. Микитюк, В. І. Федів // Клінічна та експериментальна патологія. - 2014. - Т. 13, № 2. - С. 212-217.
Література
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2013. — Т. 3 : С — Я. — 644 с.
Посилання
- ФЛУОРЕСЦЕНЦІЯ //Фармацевтична енциклопедія
- Флюоресценція // Універсальний словник-енциклопедія. — 4-те вид. — К. : Тека, 2006.
- What is fluorescence?
- Fluorophores.org[недоступне посилання з листопадаа 2019], the database of fluorescent dyes