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.

Флуоресценція уранового скла в ультрафіолеті.

Аескулін

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

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[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:

\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[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

Хемолюмінесценція,
Електролюмінесценція,
Триболюмінесценція
Фосфоресценція,
Біолюмінесценція,
Електрофосфоресценція,
Хемілюмінесценція,
Флуориметрія,
Флуоресценція у біологічних дослідженнях
Флюоресценція мінералів
Ефект Каутського

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

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[1] Valeur, Bernard, Berberan-Santos, Mario (2012). Molecular Fluorescence: Principles and Applications. Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-32837-6. p. 64

[2] Joseph R. Lakowicz. Principles of Fluorescence Spectroscopy 3rd edition. Springer (2006). ISBN 978-0387-31278-1.^{[сторінка?]}

[3] 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.