Fluoreszenz, chinesisches Wort. Auch bekannt als "Fluoreszenz", bezieht sich auf eine photolumineszente kalte Lumineszenz Phänomen. Wenn eine bestimmte Raumtemperatur Material durch eine bestimmte Wellenlänge des einfallenden Lichts (in der Regel ultraviolett oder Röntgen) Bestrahlung, Absorption von Lichtenergie in den angeregten Zustand, und sofort zurück zu der Anregung und emittieren eine längere Wellenlänge als das einfallende Licht emittiert Licht (in der Regel Wellenlängen im sichtbaren Wellenlängenbereich); eine Menge von fluoreszierenden Substanzen, sobald das einfallende Licht stoppt, und das Phänomen der Lumineszenz verschwindet auch sofort. Viele fluoreszierende Stoffe verlieren ihre Lumineszenz, sobald das einfallende Licht aufhört. Das emittierte Licht mit dieser Eigenschaft wird Fluoreszenz genannt. Darüber hinaus gibt es einige Stoffe, denen das einfallende Licht entzogen wird und die noch lange nachleuchten können; dieses Phänomen wird Nachleuchten genannt. Im täglichen Leben, die Menschen in der Regel weitgehend die verschiedenen Arten von schwachen Licht genannt werden Fluoreszenz, aber nicht sorgfältig zu untersuchen und zu unterscheiden, das Prinzip der Lumineszenz. Bezieht sich auch auf kaltes Licht mit niedriger Temperatur (nicht Farbtemperatur).
Grundsätze der Fluoreszenzerzeugung
Wenn Licht auf bestimmte Atome trifft, bewirkt die Energie des Lichts, dass einige Elektronen um den Kern herum von ihren ursprünglichen Orbitalen in Orbitale mit höherer Energie springen, d. h. vom Grundzustand in den ersten angeregten Einlinienzustand oder den zweiten angeregten Einlinienzustand usw. springen. Der erste angeregte Einlinienzustand oder der zweite angeregte Einlinienzustand usw. sind instabil, so dass sie in den Grundzustand zurückkehren. Wenn die Elektronen vom ersten angeregten Einlinienzustand in den Grundzustand zurückkehren, wird die Energie in Form von Licht freigesetzt, so dass Fluoreszenz entsteht.
Fluoreszenz ist das Licht, das ein Stoff aussendet, wenn er Licht oder andere elektromagnetische Strahlung absorbiert. In den meisten Fällen ist die Wellenlänge der Lumineszenz länger und von geringerer Energie als die Wellenlänge der Absorption. Ist die Absorptionsintensität jedoch hoch, kann es zu einer Zwei-Photonen-Absorption kommen, so dass die Wellenlänge der Strahlung kürzer ist als die Absorptionswellenlänge. Resonanzfluoreszenz tritt auf, wenn die Wellenlänge der Strahlung gleich der Wellenlänge der Absorption ist. Ein gängiges Beispiel hierfür ist die Absorption von ultraviolettem Licht durch eine Substanz, die Fluoreszenz im sichtbaren Wellenlängenbereich emittiert. Die Leuchtstofflampen in unserem Leben beruhen auf diesem Prinzip, bei dem der Phosphor, mit dem die Lampe beschichtet ist, das vom Quecksilberdampf in der Lampe emittierte ultraviolette Licht absorbiert und dann sichtbares Licht emittiert, das für das menschliche Auge sichtbar ist.
Parameter der Fluoreszenz
(1) Anregungsspektrum: lumineszierende Materialien in verschiedenen Wellenlängen der Lichtanregung, das Material einer Spektrallinie und die Intensität des Spektralbandes oder die Lumineszenz-Effizienz und die Wellenlänge des Anregungslichts.
(2) Emissionsspektrum: lumineszierende Materialien in einer bestimmten Anregung Lichtanregung, die Intensität der verschiedenen Wellenlängen des Lichts-emittierenden Intensität ändert.
(3) Fluoreszenzintensität: Die Fluoreszenzintensität hängt von Faktoren wie der Fluoreszenzquantenausbeute, dem Extinktionskoeffizienten und dem Gehalt der Substanz ab.
(4) Fluoreszenzquantenausbeute Q: Die Quantenausbeute gibt die Fähigkeit einer Substanz an, absorbierte Lichtenergie in Fluoreszenz umzuwandeln, und ist das Verhältnis zwischen der Zahl der von einer fluoreszierenden Substanz emittierten Photonen und der Zahl der absorbierten Photonen.
(5) Stokes-Verschiebung: Die Stokes-Verschiebung ist die Differenz zwischen der maximalen Fluoreszenz-Emissionswellenlänge und der maximalen Absorptionswellenlänge.
(6) Fluoreszenz Lebensdauer: Wenn ein Strahl von Licht Anregung von fluoreszierenden Stoffen, die Moleküle von fluoreszierenden Stoffen absorbieren Energie aus dem Grundzustand in einen angeregten Zustand, und dann emittieren Fluoreszenz in Form von Strahlung, um wieder in den Grundzustand, die Anregung stoppt, die Fluoreszenz-Intensität der Moleküle ist auf die Anregung der maximalen Intensität der Zeit für die Fluoreszenz Lebensdauer von 1/e erforderlich reduziert.
Kadmiumselenid-Quantenpunkte fluoreszieren unter ultravioletter Strahlung
Anwendungsbereiche der Fluoreszenz
beleuchtung
Leuchtstoffröhre
Ein Beispiel dafür ist die gewöhnliche Leuchtstofflampe. Das Innere der Lampe ist vakuumiert und mit einer geringen Menge an Quecksilber gefüllt. Die Entladung der Lampenelektroden bewirkt, dass das Quecksilber Licht im ultravioletten Bereich abgibt. Dieses ultraviolette Licht ist unsichtbar und für den Menschen schädlich. Deshalb ist das Innere der Lampe mit einer Substanz namens Phosphor überzogen, die dieses UV-Licht absorbiert und sichtbares Licht aussendet.
Leuchtdioden (LEDs), die weißes Licht aussenden, basieren auf einem ähnlichen Prinzip. Das vom Halbleiter ausgestrahlte Licht ist blau, und dieses blaue Licht regt die am Reflektor angebrachten Phosphor-(Fluoreszenz-)Photorezeptoren an, so dass sie orangefarbenes Fluoreszenzlicht aussenden, und die beiden Lichtfarben werden gemischt, um sich dem weißen Licht anzunähern.
Textmarker (Stift)
Textmarker hat ein fluoreszierendes Mittel, trifft es auf ultraviolettes Licht (Sonnenlicht, Leuchtstofflampen, Quecksilberlampen sind mehr) wird Textmarker fluoreszierende Wirkung zu erzeugen, emittiert weißes Licht, so dass die Farbe hart fluoreszierende Gefühl aussehen. Fluoreszierende Stift Fluoreszenz mit unserer Uhr, fluoreszierende Stick Fluoreszenz Prinzip ist nicht das gleiche, fluoreszierende Stick ist die interne radioaktive Reaktion, was zu Strahlen, um die Peripherie des Phosphors Lumineszenz zu stimulieren, so dass sie keine ultraviolettes Licht in der Nacht kann leuchtend sein. Der Textmarker muss ultraviolettes Licht im Falle der Fluoreszenz, die Sie sehr deutlich sehen können, solange der Textmarker die Handschrift ist in der Nähe der Mücke Licht, Geld-Detektor haben.
Biochemische und medizinische
Die Fluoreszenz hat eine Vielzahl von Anwendungen in der Biochemie und Medizin. Man kann durch chemische Reaktionen fluoreszierende chemische Gruppen auf Biomoleküle aufkleben und diese Biomoleküle dann durch Beobachtung der von den Tracergruppen emittierten Fluoreszenz empfindlich nachweisen.
DNA-Sequenzierungsdiagramm, das mit fluoreszenzmarkierten Kettenabbrechern erstellt wurde
Strangendterminierung für die automatisierte Sequenzierung von DNA: Bei der ursprünglichen Methode mussten die Primerenden der DNA fluoreszierend markiert werden, um die Position der DNA-Bänder auf der Sequenziergelplatte zu bestimmen. Bei der verbesserten Methode werden vier Dideoxynukleotide (ddTBP), die Kettenabbrecher sind, fluoreszierend markiert. Nach der Elektrophorese werden DNA-Moleküle unterschiedlicher Länge voneinander getrennt, und unter UV-Lichtbestrahlung wird von den vier markierten Dideoxynukleotiden Fluoreszenz unterschiedlicher Wellenlängen emittiert. Durch die Analyse des Fluoreszenzspektrums kann die DNA-Sequenz unterschieden werden.DNA-Nachweis:Ethidiumbromid ist ein Fluoreszenzfarbstoff, der nur eine sehr schwache Fluoreszenz aussenden kann, wenn er seine Konfiguration in Lösung frei ändert; wenn er in die Basenpaare des Nukleinsäure-Doppelstrangs eingebettet ist und sich mit dem DNA-Molekül verbindet, kann er eine starke Fluoreszenz aussenden. Daher wird bei der Gelelektrophorese in der Regel Ethidiumbromid zum Anfärben der DNA zugesetzt.DNA-Mikroarray (Biochip): Fluoreszenzmarkierung von genomischen Sonden ist erforderlich, und schließlich wird die Zielsequenz anhand des Fluoreszenzsignals bestimmt. Immunfluoreszenz in der Immunologie: Fluoreszenzmarkierung von Antikörpern, so dass der Ort und die Art des Antigens anhand der Verteilung und des Musters der Fluoreszenz bestimmt werden können. Durchflusszytometrie (auch bekannt als fluoreszenzaktivierter Zellsortierer, FACS): Die Zellen der Probe werden fluoreszierend markiert und dann durch einen Laserstrahl angeregt, um eine spezifische Fluoreszenz zu erzeugen, die dann durch ein optisches System erfasst wird, und die Signale werden zur Analyse an einen Computer übertragen, wodurch eine Vielzahl entsprechender Merkmale der Zellen erhalten wird. Die Fluoreszenztechnologie wurde auch zur Untersuchung und Analyse der molekularen Struktur von DNA und Proteinen eingesetzt, insbesondere bei den komplexeren biologischen Makromolekülen. Das lumineszierende Protein der Qualle wurde erstmals aus dem Meeresorganismus Qualle (Aequorea victoria) isoliert. Es emittiert grüne Fluoreszenz, wenn es mit Ca-Ionen koexistiert. Diese Eigenschaft wurde genutzt, um den Fluss von Ca-Ionen in Zellen in Echtzeit zu beobachten. Die Entdeckung der lumineszierenden Quallenproteine gab den Anstoß für weitere Studien an Meeresquallen und die Entdeckung des grün fluoreszierenden Proteins (GFP). Das grün fluoreszierende Protein (GFP) enthält in seiner Polypeptidkette eine spezielle Chromophorstruktur, die unter ultravioletter Bestrahlung eine stabile grüne Fluoreszenz aussenden kann, ohne dass zusätzliche Cofaktoren oder eine spezielle Behandlung erforderlich sind. Das grün fluoreszierende Protein (GFP) und seine verwandten Proteine sind daher zu einem wichtigen Instrument für die Erforschung der Biochemie und Zellbiologie geworden. Fluoreszenzmikroskopie: Fluoreszenzmikroskopie mit interner Totalreflexion Viele Biomoleküle sind mit Fluoreszenz ausgestattet und können ohne Hinzufügung anderer chemischer Gruppen Fluoreszenz aussenden. Manchmal verändert sich diese Fluoreszenz in Abhängigkeit von der Umgebung, so dass diese umgebungsempfindliche Fluoreszenz zum Nachweis der Verteilung und Beschaffenheit von Molekülen verwendet werden kann. Wenn sich beispielsweise Bilirubin an eine spezielle Stelle im Serumalbumin bindet, kann es eine starke Fluoreszenz ausstrahlen. Ein anderes Beispiel ist, dass bei Eisenmangel oder Blei in den Hämoglobin-Zellen anstelle des normalen Hämoglobins (Hämoglobin) Zink-Protoporphyrin gebildet wird; Zink-Protoporphyrin ist stark fluoreszierend und kann zur Feststellung der Krankheitsursache verwendet werden.
Edelsteine, Mineralien
Edelsteine, Mineralien, Fasern und andere Materialien, die als forensisches Beweismaterial verwendet werden können, können fluoreszierendes Licht unterschiedlicher Art aussenden, wenn sie ultraviolettem Licht oder Röntgenstrahlen ausgesetzt werden.
Rubine, Smaragde und Diamanten können unter kurzwelligem ultraviolettem Licht rot fluoreszieren, ebenso wie Smaragde, Topase und Perlen. Diamanten können auch unter Röntgenstrahlen phosphoreszieren.
Begriffliche Unterscheidung
Lumineszenz durch Licht (in der Regel ultraviolette oder Röntgenstrahlen) Anregung verursacht wird Photolumineszenz genannt, wie Fluoreszenz und Phosphoreszenz; Lumineszenz durch chemische Reaktionen verursacht wird kalt Lumineszenz genannt, Konzerte auf der Leuchtstäbe ist durch die Vermischung von zwei chemischen Flüssigkeiten nach dem Auftreten einer chemischen Reaktion Lumineszenz; Lumineszenz durch die Kathodenstrahlen (Hochenergie-Elektronenstrahl-Flow) wird als Kathodenstrahl Lumineszenz bekannt, die Fluoreszenz der Fernsehröhre Lumineszenz ist die Kathodenstrahl-Lumineszenz; die kalte Lumineszenz von lebenden Organismen ist Biolumineszenz, wie das Licht von Glühwürmchen emittiert, ist die "glow", "glow"-Wort im alten Chinesisch und "Fluoreszenz"-Wort generisch, einige der chinesischen Region ist das Wort "萤" auf Insekten bezogen. In Taiwan wird Fluoreszenz häufiger als Fluoreszenz bezeichnet, auf dem chinesischen Festland wird es häufiger als Fluoreszenz bezeichnet, während sich "萤光" gewöhnlich auf das von Glühwürmchen ausgestrahlte Licht bezieht.
Instrumentierung
Um Fluoreszenz zu messen, braucht man ein Instrument. Das Gerät, mit dem man in der Regel die Menge der in einer Substanz enthaltenen Fluoreszenz misst, heißt Fluoreszenzspektrophotometer.
Grundlegende Struktur eines Fluoreszenzanalysators: Anregungslichtquelle, Anregungsmonochromator, Probenkammer, Emissionsmonochromator und Detektionssystem