Kas yra fluorescencijos spektroskopija?
Fluorescencijos spektroskopija analizuoja molekulių fluorescenciją pagal jų fluorescencines savybes.
Fluorescencija yra liuminescencija, kuri atsiranda, kai molekulę fotonas sužadina į elektroniniu būdu sužadintą būseną, kad grįžtų į žemės būseną.
Fluorescencijos spektroskopija naudoja šviesos spindulį, kad sužadintų elektronus tam tikrose sudėtinėse molekulėse ir priverstų juos skleisti šviesą. Šviesa praeina per monochromatorių ir patenka į detektorių, kur ji aptinkama, kuri naudojama molekulėms ar molekulių pokyčiams matuoti ir nustatyti.
Įvadas į fluorescencijos pastoviosios būsenos spektroskopiją ir viso gyvenimo testavimą
Fluorescencija plačiai reiškia liuminescencijos reiškinį, molekulių skleidžiamą šviesą. Yra keletas švytėjimo tipų.
Fotoliuminescencija yra fotonų, sužadintų šviesos energija ar fotonais, išmetimas.
Chemiluminescence, apibrėžiamas kaip fotonų liuminescencija, kurią sužadina cheminė energija, apima bioliuminescenciją, kaip matyti iš ugnies ir daugelio jūrų gyvybės.
Elektroliuminescencija yra fotonų išmetimas, kai elektros energija arba stiprus elektrinis laukas stimuliuoja fotonus, pvz., Kai kuriose apšvietimo programose.
Konkrečiai, fluorescencija yra fotoliuminescencijos tipas, kai šviesa elektronus pastato į susijaudinusią būseną. Susijaudinusi būsena greitai praranda šiluminę energiją aplinkai per vibraciją, o tada skleidžia fotonus iš žemiausios vienguolės sužadintos būsenos. Šis fotonų emisijos procesas konkuruoja su kitais neradiaciniais procesais, įskaitant energijos perdavimą ir šilumos nuostolius.
Kai vartojamas terminas "fluorescencija", tas pats matavimo metodas paprastai taikomas bet kuriai iš pirmiau minėtų liuminescencijos klasių.
Kas yra fluorescencijos spektroskopija?
Fluorescencijos sužadinimas ir emisijos spektrai, atspindintys vienas kitą. Fluorescencijos spektroskopija naudoja emisiją ir sužadinimą, kad pamatytų, kaip keičiasi mėginys.
1 pav.: Fluorescencijos sužadinimo spektras (mėlynas) ir emisijos spektras (violetinis) yra vienas kito veidrodiniai vaizdai
Pastovios būsenos fluorescencijos spektroskopija yra tada, kai molekulė fluoresces, kai ją sužadina nuolatinis šviesos šaltinis, o skleidžiami fotonai ar intensyvumas aptinkami kaip bangos ilgio funkcija. Fluorescencijos emisijos spektras yra tada, kai nustatomas sužadinimo bangos ilgis, nuskaitomas emisijos bangos ilgis ir gaunamas ryšys tarp intensyvumo ir emisijos bangos ilgio.
Fluorescencijos sužadinimo spektras yra tada, kai nustatomas emisijos bangos ilgis, keičiant sužadinimo monochromatoriaus bangos ilgį, nuskaitydamas intensyvumą skirtingais bangos ilgiais. Tokiu būdu spektras suteikia informacijos apie mėginį ir absorbcijos bangos ilgį, kad būtų galima pasirinkti optimalų vieno išmetamųjų teršalų bangos ilgį išmetamųjų teršalų kiekiui nustatyti. Jis yra panašus į absorbcijos spektroskopiją, tačiau yra jautresnis metodas aptikimo ribų ir molekulinio specifiškumo požiūriu. Sužadinimo spektrai būdingi vienam emisijos bangos ilgiui ir (arba) rūšiai, palyginti su visų absorbuojančių rūšių absorbcijos spektrais matavimo tirpale arba mėginyje. Tam tikro fluoroforo emisijos ir sužadinimo spektrai yra vienas kito veidrodiniai vaizdai. Paprastai emisijos spektrai atsiranda esant didesniam bangos ilgiui (mažesnėms energijoms) nei sužadinimo ar absorbcijos spektrai
Šie du spektriniai tipai (emisija ir sužadinimas) naudojami stebėti, kaip keičiasi mėginys. Spektrinis intensyvumas ir didžiausias bangos ilgis gali skirtis priklausomai nuo kintamųjų, tokių kaip temperatūra, koncentracija ar sąveika su aplinkinėmis molekulėmis. Tai apima molekulių ir molekulių ar medžiagų, dalyvaujančių energijos perdavime, gesinimą. Kai kurie fluoroforai yra jautrūs tirpiklio aplinkos savybėms, tokioms kaip pH, poliškumas ir tam tikros joninės koncentracijos.
Kokios molekulės ar medžiagos pasižymi fluorescencija?
Kai kurių įprastų fluoroforų fluorescencijos emisijos spektrai. Fluoroforai atlieka pagrindinį vaidmenį fluorescencijos spektroskopijoje ir daro tokio tipo spektroskopiją labai jautria technika.
2 pav.: Kai kurių įprastų fluoroforų fluoroforų fluoroforų fluorescencijos emisijos spektrai per UV ir matomą spektrą
Fluorescencinės molekulės ir medžiagos būna visų formų ir dydžių. Kai kurie iš jų yra iš esmės fluorescenciniai, pvz., Chlorofilas ir aminorūgščių likučiai triptofanas (Trp), fenilalaninas (Phe) ir tirozinas (Tyras). Kiti yra molekulės, sintezuojamos kaip stabilūs organiniai dažai ar žymės, kurias galima pridėti prie kitų nefluorescencinių sistemų. Paprastai organinės fluorescencinės molekulės turi struktūrinių savybių, tokių kaip aromatiniai žiedai ir π konjuguoti elektronai. Priklausomai nuo jų dydžio ir struktūros, organiniai dažai skleidžia šviesą bangų ilgiais nuo ultravioletinių iki artimųjų infraraudonųjų spindulių.
Žemiau yra keletas atsitiktinių įprastų fluoroforų, kurių emisiją galima pamatyti uv-vis diapazone. Kai kuriems retųjų žemių elementams, pvz., Lantanidams, dėl aukštesnių elektronų orbitalų užpildymo elektroniniai perėjimai dėl įkrovimo perdavimo iš metalinių ligandų vyksta tarp 4f-5d ar net 4f-4f orbitals. (Bunzli, 1989) Yra daug molekulių, kurios skleidžia šviesą gamtoje, pavyzdžiui, kai kurios amino rūgštys, chlorofilas ir natūralūs pigmentai. Dar kiti yra kruopščiai suprojektuoti specialiai naudoti fluorescencijos spektroskopijoje
Fluorescencinių molekulių ir medžiagų pavyzdžiai:
Amino rūgštys (Trp, Phe, Tyr)
Bazinės poros išvestinės finansinės priemonės (2-AP, 3-MI, 6-MI, 6-MAP, pirrolas-c, tC)
Chlorofilo
Fluorescenciniai baltymai (FP)
Organiniai dažai (fluoresceinas, rodominas, n-aminokumarinai ir jų dariniai)
Retųjų žemių elementai (lantanidai)
puslaidininkis
kvantiniai taškai
viensieniai anglies nanovamzdeliai
Saulės baterija
Pigmentas, galvanizavimas
fosforas
Daugiau...
Kitos molekulės ir medžiagos, tokios kaip fluorescenciniai baltymai, puslaidininkiai, fosforai ir retųjų žemių elementai, dažniausiai naudojami fluorescenciniai mėginiai. Polimerai, kurių sudėtyje yra konjuguotų aromatinių angliavandenilių arba dienų, dažnai taip pat turi fluorescencinių savybių. Žinoma, mokslininkai taip pat dirbo kurdami naujas medžiagas.
