Fluorescencia, palabra china. También conocida como "fluorescencia", se refiere a un fenómeno de luminiscencia fría fotoluminiscente. Cuando un determinado material a temperatura ambiente por una determinada longitud de onda de la luz incidente (por lo general ultravioleta o rayos X) la irradiación, la absorción de energía de la luz en el estado excitado, e inmediatamente de vuelta a la excitación y emitir una longitud de onda más larga que la luz incidente emitida luz (por lo general longitudes de onda en la banda de longitud de onda visible); una gran cantidad de sustancias fluorescentes una vez que la luz incidente se detiene, y el fenómeno de la luminiscencia también desaparece inmediatamente. Muchas sustancias fluorescentes pierden su luminiscencia en cuanto cesa la luz incidente. La luz emitida con esta propiedad se denomina fluorescencia. Además, hay algunas sustancias en la luz incidente se retira todavía puede brillar durante mucho tiempo, este fenómeno se denomina afterglow. En la vida cotidiana, la gente por lo general los diversos tipos de luz débil se llaman fluorescencia, pero no para investigar cuidadosamente y distinguir el principio de luminiscencia. También se refiere a la luz fría con baja temperatura (no la temperatura de color).
Principios de la generación de fluorescencia
Cuando la luz incide sobre determinados átomos, la energía de la luz hace que algunos electrones alrededor del núcleo salten de sus orbitales originales a orbitales con mayor energía, es decir, que salten del estado de masa al primer estado excitado unifilar o al segundo estado excitado unifilar, etc. El primer estado excitado unifilar o el segundo estado excitado unifilar, etc. son inestables, por lo que volverán al estado de masa. El primer estado excitado unifilar o el segundo estado excitado unifilar, etc. son inestables, por lo que volverán al estado fundamental. Cuando los electrones vuelven al estado fundamental desde el primer estado excitado unifilar, la energía se libera en forma de luz, por lo que se produce fluorescencia.
La fluorescencia es la luz emitida por una sustancia cuando absorbe luz u otra radiación electromagnética. En la mayoría de los casos, la longitud de onda de la luminiscencia es más larga y de menor energía que la longitud de onda de absorción. Sin embargo, cuando la intensidad de absorción es alta, puede producirse una absorción de dos fotones, lo que da lugar a una situación en la que la longitud de onda de la radiación es más corta que la longitud de onda de absorción. La fluorescencia de resonancia se produce cuando la longitud de onda de la radiación es igual a la longitud de onda de absorción. Un ejemplo común de esto es la absorción de luz ultravioleta por una sustancia que emite fluorescencia en las longitudes de onda visibles. Las lámparas fluorescentes de nuestra vida se basan en este principio, en el que el fósforo que recubre la lámpara absorbe la luz ultravioleta emitida por el vapor de mercurio de la lámpara y, a continuación, el fósforo emite luz visible, que es visible para el ojo humano.
Parámetros de fluorescencia
(1) Espectro de excitación: materiales luminiscentes en diferentes longitudes de onda de excitación de la luz, el material de una línea espectral y la intensidad de la banda espectral o la eficiencia de luminiscencia y la longitud de onda de la luz de excitación.
(2) Espectro de emisión: los materiales luminiscentes en una determinada excitación de la luz de excitación, la intensidad de sus diferentes longitudes de onda de la intensidad de emisión de luz cambia.
(3) Intensidad de fluorescencia: La intensidad de fluorescencia está relacionada con factores como el rendimiento cuántico de fluorescencia, el coeficiente de extinción y el contenido de la sustancia.
(4) Rendimiento cuántico de fluorescencia Q: El rendimiento cuántico indica la capacidad de una sustancia para convertir la energía luminosa absorbida en fluorescencia, y es la relación entre el número de fotones emitidos por una sustancia fluorescente y el número de fotones absorbidos.
(5) Desplazamiento de Stokes: el desplazamiento de Stokes es la diferencia entre la longitud de onda máxima de emisión de fluorescencia y la longitud de onda máxima de absorción.
(6) Tiempo de vida de la fluorescencia: Cuando un haz de luz excita sustancias fluorescentes, las moléculas de las sustancias fluorescentes absorben energía desde el estado de reposo a un estado excitado, y luego emiten fluorescencia en forma de radiación para volver al estado de reposo, la excitación se detiene, la intensidad de fluorescencia de las moléculas se reduce a la excitación de la intensidad máxima del tiempo requerido para el tiempo de vida de la fluorescencia de 1/e.
Puntos cuánticos de seleniuro de cadmio fluorescentes bajo radiación ultravioleta
Campos de aplicación de la fluorescencia
iluminación
tubo fluorescente
Un ejemplo de ello es la lámpara fluorescente común. El interior de la lámpara está vacío y lleno de una pequeña cantidad de mercurio. La descarga de los electrodos de la lámpara hace que el mercurio emita luz en la banda ultravioleta. Esta luz ultravioleta es invisible y perjudicial para el ser humano. Por eso, el interior de la lámpara se cubre con una sustancia llamada fósforo, que absorbe esa luz ultravioleta y emite luz visible.
Los diodos emisores de luz (LED), que emiten luz blanca, se basan en un principio similar. La luz emitida por el semiconductor es azul, y esta luz azul excita los fotorreceptores de fósforo (fluorescentes) fijados al reflector, haciendo que emitan fluorescencia naranja, y los dos colores de luz se mezclan para aproximarse a la luz blanca.
resaltador (bolígrafo)
Resaltadores tienen agente fluorescente, se encuentra con la luz ultravioleta (luz solar, lámparas fluorescentes, lámparas de mercurio son más) producirá efecto fluorescente resaltador, emitiendo luz blanca, por lo que el color se vea dura sensación fluorescente. Fluorescente fluorescencia pluma con nuestro reloj, palo fluorescente fluorescencia principio no es lo mismo, palo fluorescente es la reacción radiactiva interna, lo que resulta en rayos para estimular la periferia de la luminiscencia de fósforo, por lo que no tienen ninguna luz ultravioleta en la noche puede ser luminoso. El marcador fluorescente debe tener luz ultravioleta en el caso de la fluorescencia, que se puede ver muy claramente, siempre y cuando la escritura a mano del marcador fluorescente está cerca de la luz de mosquitos, detector de dinero.
Bioquímica y medicina
La fluorescencia tiene múltiples aplicaciones en bioquímica y medicina. Se pueden adherir grupos químicos fluorescentes a biomoléculas mediante reacciones químicas y, a continuación, detectar sensiblemente estas biomoléculas observando la fluorescencia emitida por los grupos trazadores.
Gráfico de secuenciación del ADN obtenido utilizando terminadores de cadena marcados con fluorescencia
Terminación de cadena para la secuenciación automatizada de ADN: En el método original, era necesario marcar con fluorescencia los extremos de los cebadores del ADN para determinar la posición de las cintas de ADN en la placa de gel de secuenciación. En el método mejorado, se marcan con fluorescencia cuatro dideoxinucleótidos (ddTBP), que son terminadores de cadena. Tras la electroforesis, las moléculas de ADN de diferentes longitudes se separan unas de otras y, bajo la irradiación de luz ultravioleta, los cuatro dideoxinucleótidos marcados emiten fluorescencia de diferentes longitudes de onda. Analizando el espectro de fluorescencia, se puede distinguir la secuencia del ADN.Detección del ADN:El bromuro de etidio es un colorante fluorescente, que sólo puede emitir una fluorescencia muy débil cuando cambia su configuración libremente en solución; cuando se incrusta en los pares de bases de la doble cadena del ácido nucleico y se combina con la molécula de ADN, puede emitir una fluorescencia fuerte. Por lo tanto, en la electroforesis en gel, se suele añadir bromuro de etidio para teñir el ADN.Microarray de ADN (biochip): se requiere el etiquetado fluorescente de las sondas genómicas y, finalmente, la secuencia diana se determina por la señal fluorescente. Inmunofluorescencia en inmunología: marcaje fluorescente de anticuerpos para poder determinar el lugar y la naturaleza del antígeno a partir de la distribución y el patrón de fluorescencia. Citometría de flujo (también conocida como clasificador de células activado por fluorescencia, FACS): las células de la muestra se marcan con fluorescencia y luego se excitan con un rayo láser para producir una fluorescencia específica, que luego detecta un sistema óptico y las señales se transmiten a un ordenador para su análisis, obteniéndose así una variedad de características correspondientes de las células. La tecnología de fluorescencia también se ha aplicado para sondear y analizar la estructura molecular del ADN y las proteínas, especialmente las macromoléculas biológicas más complejas. La proteína luminiscente de medusa se aisló por primera vez del organismo marino medusa (Aequorea victoria). Emite fluorescencia verde cuando coexiste con iones Ca. Esta propiedad se ha aplicado para observar en tiempo real el flujo de iones de Ca en las células. El descubrimiento de las proteínas luminiscentes de las medusas impulsó nuevos estudios sobre las medusas marinas y el descubrimiento de la proteína verde fluorescente (GFP). La Proteína Verde Fluorescente (GFP) contiene una estructura cromófora especial en su cadena polipeptídica, que puede emitir fluorescencia verde estable bajo irradiación ultravioleta sin necesidad de cofactores adicionales ni ningún tratamiento especial, y tiene grandes ventajas como biomolécula o sonda genética, por lo que la Proteína Verde Fluorescente (GFP) y sus proteínas relacionadas se han convertido en una herramienta importante en el estudio de la bioquímica y la biología celular. Microscopía de Fluorescencia: Microscopía de Fluorescencia de Reflexión Interna Total Muchas biomoléculas están dotadas de fluorescencia y pueden emitir fluorescencia sin la adición de otros grupos químicos. A veces, esta fluorescencia dotada cambia con el entorno, de modo que esta fluorescencia sensible al entorno puede utilizarse para detectar la distribución y la naturaleza de las moléculas. Por ejemplo, cuando la bilirrubina se une a un sitio especial de la albúmina sérica, puede emitir una fuerte fluorescencia. Otro ejemplo es que cuando hay falta de hierro o presencia de plomo en las células de hemoglobina, se produce protoporfirina de zinc en lugar de la hemoglobina normal (hemoglobina); la protoporfirina de zinc es altamente fluorescente y puede utilizarse para ayudar a detectar la causa de una enfermedad.
Piedras preciosas, minerales
Las piedras preciosas, los minerales, las fibras y otros materiales que pueden utilizarse como pruebas forenses pueden emitir luz fluorescente de distinta naturaleza cuando se exponen a la luz ultravioleta o a los rayos X.
Los rubíes, las esmeraldas y los diamantes pueden emitir fluorescencia roja bajo luz ultravioleta de longitud de onda corta, al igual que las esmeraldas, los topacios y las perlas. Los diamantes también pueden emitir fosforescencia bajo los rayos X.
Distinción conceptual
La luminiscencia causada por la excitación de la luz (generalmente ultravioleta o rayos X) se denomina fotoluminiscencia, como la fluorescencia y la fosforescencia; la luminiscencia causada por reacciones químicas se denomina luminiscencia fría, los conciertos en las barras fluorescentes son a través de la mezcla de dos líquidos químicos después de la ocurrencia de una reacción química luminiscencia; la luminiscencia causada por los rayos catódicos (flujo de haz de electrones de alta energía) se denomina luminiscencia de rayos catódicos, la fluorescencia de la pantalla fluorescente de la luminiscencia del tubo de televisión es la luminiscencia de rayos catódicos; la luminiscencia de los organismos vivos es la bioluminiscencia, como la luz emitida por las luciérnagas es la "fluorescencia". luminiscencia de rayos catódicos; la luminiscencia fría de los organismos vivos es la bioluminiscencia, como la luz emitida por las luciérnagas, es "fluorescencia", "fluorescencia" palabra en chino antiguo y "fluorescencia" palabra genérica, algunos de los región china, la palabra "萤" está relacionada con los insectos. En Taiwán, la fluorescencia se denomina más a menudo fluorescencia; en China continental, se denomina más a menudo fluorescencia, mientras que "萤光" suele referirse a la luz emitida por las luciérnagas.
instrumentación
Para medir la fluorescencia es necesario disponer de un instrumento. El instrumento que suele utilizarse para medir la cantidad de fluorescencia contenida en una sustancia se denomina espectrofotómetro de fluorescencia.
Estructura básica de un analizador de fluorescencia: fuente de luz de excitación, monocromador de excitación, cámara de muestras, monocromador de emisión y sistema de detección.