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.

Назва походить від мінералу флюориту.

Протилежне (довготривала люмінесценція) — Фосфоресценція.

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

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.

Флуоресценція знайшла широке застосування у прикладних біологічних дослідженнях.

Флуоресценція молекул або атомів, які енергію збудження отримали від інших молекул чи атомів, збуджених внаслідок абсорбції фотона (англ. sensitized fluorescence).

Родамін, Флуоресцеїн

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

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

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:

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

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.

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

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.

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

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 (англ. Fluorescence-lifetime imaging microscopy, FLIM)^[3].

Для даного збудженого стану певного атома — відношення числа збуджених атомів, які випускають фотон, до загального числа збуджених станів.

У твердій фазі у відсутності індуктивно-резонансного переносу енергії гасіння флуоресценції (зменшення її нтенсивності І в порівнянні з початковою інтенсивністю І₀) в присутності речовини Q описується рівнянням:

I = I₀ exp(– t/τ – a³π [Q](lnνt)³10²⁰ ),

де τ — час гасіння флуоресценції, a — параметр, що характеризує хвильову функцію електрона, ν — частотний фактор

• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2013. — Т. 3 : С — Я. — 644 с. (С.?)

Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Флюоресценція

• 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