Флуоресценция, китайское слово. Также известное как "флуоресценция", относится к фотолюминесцентному явлению холодной люминесценции. Когда определенный материал комнатной температуры определенной длины волны падающего света (обычно ультрафиолетового или рентгеновского) облучения, поглощение световой энергии в возбужденное состояние, и сразу же обратно в возбуждение и излучать более длинные волны, чем падающий свет излучаемого света (обычно длины волн в видимом диапазоне длин волн); много флуоресцентных веществ, как только падающий свет останавливается, и явление люминесценции также исчезает сразу. Многие флуоресцирующие вещества теряют свою люминесценцию, как только падающий свет прекращается. Излучаемый свет с таким свойством называется флуоресценцией. Кроме того, есть некоторые вещества, которые при отведении падающего света могут светиться еще долгое время, это явление называется послесвечением. В повседневной жизни люди обычно широко представляют себе различные виды слабого света под названием флуоресценция, но не тщательно исследуют и различают принцип свечения. Также имеется в виду холодный свет с низкой температурой (не цветовая температура).
Принципы генерации флуоресценции
Когда свет падает на некоторые атомы, энергия света заставляет некоторые электроны вокруг ядра переходить со своих первоначальных орбиталей на орбитали с более высокой энергией, т.е. переходить из основного состояния в первое возбужденное однолинейное состояние или второе возбужденное однолинейное состояние и т.д. Первое возбужденное однолинейное состояние, второе возбужденное однолинейное состояние и т. д. нестабильны, поэтому они возвращаются в основное состояние. Когда электроны возвращаются в основное состояние из первого возбужденного однолинейного состояния, энергия высвобождается в виде света, поэтому возникает флуоресценция.
Флуоресценция - это свет, испускаемый веществом при поглощении света или другого электромагнитного излучения. В большинстве случаев длина волны люминесценции больше и ниже по энергии, чем длина волны поглощения. Однако при высокой интенсивности поглощения может происходить двухфотонное поглощение, в результате чего длина волны излучения оказывается короче длины волны поглощения. Резонансная флуоресценция возникает, когда длина волны излучения равна длине волны поглощения. Частым примером этого является поглощение ультрафиолетового света веществом, которое излучает флуоресценцию в видимом диапазоне длин волн. Люминесцентные лампы в нашей жизни основаны на этом принципе, когда люминофор, покрывающий лампу, поглощает ультрафиолетовый свет, излучаемый парами ртути в лампе, а затем люминофор излучает видимый свет, который виден человеческому глазу.
Параметры флуоресценции
(1) Спектр возбуждения: люминесцентные материалы в различных длинах волн светового возбуждения, материал спектральной линии и интенсивность спектральной полосы или эффективность люминесценции и длина волны возбуждающего света.
(2) Спектр излучения: люминесцентные материалы в определенном возбуждении света, интенсивность его различных длин волн светоизлучения меняется.
(3) Интенсивность флуоресценции: Интенсивность флуоресценции зависит от таких факторов, как квантовый выход флуоресценции, коэффициент экстинкции и содержание вещества.
(4) Квантовый выход флуоресценции Q: Квантовый выход указывает на способность вещества преобразовывать поглощенную световую энергию во флуоресценцию и представляет собой отношение числа фотонов, испускаемых флуоресцирующим веществом, к числу поглощенных фотонов.
(5) Стоксовский сдвиг: Стоксовский сдвиг - это разница между максимальной длиной волны излучения флуоресценции и максимальной длиной волны поглощения.
(6) Время жизни флуоресценции: Когда луч света возбуждает флуоресцентные вещества, молекулы флуоресцентных веществ поглощают энергию из основного состояния в возбужденное состояние, а затем испускают флуоресценцию в виде излучения, чтобы вернуться в основное состояние, возбуждение прекращается, интенсивность флуоресценции молекул снижается до возбуждения максимальной интенсивности за время, необходимое для времени жизни флуоресценции 1/e.
Квантовые точки селенида кадмия флуоресцируют под действием ультрафиолетового излучения
Области применения флуоресценции
освещение
флуоресцентная трубка
Примером может служить обычная люминесцентная лампа. Внутренняя часть лампы вакуумирована и заполнена небольшим количеством ртути. Разряд электродов лампы заставляет ртуть излучать свет в ультрафиолетовом диапазоне. Этот ультрафиолетовый свет невидим и вреден для человека. Поэтому внутренняя часть лампы покрыта веществом под названием люминофор, которое поглощает этот ультрафиолетовый свет и излучает видимый свет.
Светоизлучающие диоды (LED), которые излучают белый свет, основаны на аналогичном принципе. Полупроводник излучает синий свет, а синий свет возбуждает люминофорные (флуоресцентные) фоторецепторы, прикрепленные к отражателю, заставляя их излучать оранжевую флуоресценцию, и два цвета света смешиваются вместе, создавая приблизительно белый свет.
маркер (ручка)
Хайлайтер имеет флуоресцентный агент, он будет производить хайлайтер флуоресценции эффект, когда он встречает ультрафиолетовый свет (солнечный свет, флуоресцентные лампы, ртутные лампы больше), излучающий белый свет, так что, чтобы сделать цвета, кажется, имеют жесткий флуоресцентный чувство. Флуоресцентные ручки флуоресценции с нашими часами, флуоресцентные палочки флуоресценции принцип не тот же, флуоресцентные палочки является внутренней радиоактивной реакции, в результате чего лучи, чтобы стимулировать периферии люминофора люминесценции, поэтому они не имеют ультрафиолетового света в ночное время может быть светящимся. Выделитель должен иметь ультрафиолетовый свет в случае флуоресценции, которую можно увидеть очень четко, пока почерк выделителя находится близко к комаров свет, деньги детектор.
Биохимические и медицинские
Флуоресценция находит широкое применение в биохимии и медицине. С помощью химических реакций можно приклеить флуоресцентные химические группы к биомолекулам, а затем чувствительно обнаружить эти биомолекулы, наблюдая за флуоресценцией, испускаемой группами трассера.
Граф секвенирования ДНК, полученный с помощью флуоресцентно меченых терминаторов цепи
Терминация концов цепей для автоматического секвенирования ДНК: в оригинальном методе для определения положения лент ДНК на гелевой пластине для секвенирования необходимо было флуоресцентно маркировать концы праймеров в ДНК. В усовершенствованном методе четыре дидезоксинуклеотида (ddTBP), являющиеся терминаторами цепей, флуоресцируют. После электрофореза молекулы ДНК разной длины отделяются друг от друга, и при облучении ультрафиолетовым светом четыре меченых дидезоксинуклеотида излучают флуоресценцию разной длины волны. Анализируя спектр флуоресценции, можно различить последовательность ДНК.Детекция ДНК:Бромистый этидий - флуоресцентный краситель, который может излучать только очень слабую флуоресценцию, когда он свободно меняет свою конфигурацию в растворе; когда он встраивается в пары оснований двойной нити нуклеиновой кислоты и соединяется с молекулой ДНК, он может излучать сильную флуоресценцию. Поэтому при гель-электрофорезе для окрашивания ДНК обычно добавляют бромистый этидий.ДНК-микрочип (биочип): требуется флуоресцентная маркировка геномных зондов, и в итоге целевая последовательность определяется по флуоресцентному сигналу. Иммунофлуоресценция в иммунологии: флуоресцентная маркировка антител, чтобы место и характер антигена можно было определить по распределению и характеру флуоресценции. Проточная цитометрия (также известная как флуоресцентно-активированная сортировка клеток, FACS): клетки образца флуоресцентно маркируются, а затем возбуждаются лазерным лучом для получения специфической флуоресценции, которая затем регистрируется оптической системой, и сигналы передаются в компьютер для анализа, таким образом, получая различные соответствующие характеристики клеток. Технология флуоресценции также применяется для исследования и анализа молекулярной структуры ДНК и белков, особенно сложных биологических макромолекул. Люминесцентный белок медузы был впервые выделен из морского организма медузы (Aequorea victoria). Он излучает зеленую флуоресценцию при взаимодействии с ионами Са. Это свойство было использовано для наблюдения за потоком ионов Ca в клетках в режиме реального времени. Открытие люминесцентных белков медуз послужило толчком к дальнейшему изучению морских медуз и открытию зеленого флуоресцентного белка (GFP). Зеленый флуоресцентный белок (GFP) содержит в своей полипептидной цепи особую хромофорную структуру, которая может излучать стабильную зеленую флуоресценцию при ультрафиолетовом облучении без дополнительных кофакторов или какой-либо специальной обработки, и имеет большие преимущества в качестве биомолекулы или генного зонда, поэтому зеленый флуоресцентный белок (GFP) и родственные ему белки стали важным инструментом в изучении биохимии и клеточной биологии. Флуоресцентная микроскопия: флуоресцентная микроскопия полного внутреннего отражения Многие биомолекулы наделены флуоресценцией и могут излучать флуоресценцию без добавления других химических групп. Иногда эта наделенная флуоресценция изменяется в зависимости от окружающей среды, так что флуоресценция, чувствительная к окружающей среде, может быть использована для определения распределения и природы молекул. Например, когда билирубин связывается со специальным участком в сывороточном альбумине, он может излучать сильную флуоресценцию. Другой пример: при недостатке железа или наличии свинца в клетках гемоглобина вместо нормального гемоглобина вырабатывается протопорфирин цинка; протопорфирин цинка сильно флуоресцирует и может быть использован для выявления причины заболевания.
Драгоценные камни, минералы
Драгоценные камни, минералы, волокна и другие материалы, которые могут быть использованы в качестве улик, могут излучать флуоресцентный свет различной природы при облучении ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами.
Рубины, изумруды и бриллианты могут флуоресцировать красным светом в ультрафиолетовых лучах короткой длины волны, так же как и изумруды, топазы и жемчуг. Бриллианты также могут излучать фосфоресценцию под воздействием рентгеновских лучей.
Концептуальное различие
Люминесценция, вызванная возбуждением света (обычно ультрафиолетового или рентгеновского), называется фотолюминесценцией, например, флуоресценция и фосфоресценция; люминесценция, вызванная химическими реакциями, называется холодной люминесценцией, концерты на флуоресцентных стержнях происходят за счет смешивания двух химических жидкостей после протекания химической реакции люминесценции; люминесценция, вызванная катодными лучами (поток высокоэнергетического электронного пучка), называется люминесценцией катодных лучей, люминесценция флуоресцентного экрана телевизионной трубки является Люминесценция катодных лучей; холодная люминесценция живых организмов - биолюминесценция, например, свет, излучаемый светлячками, - это "флуоресценция", слово "флуоресценция" на древнекитайском и слово "флуоресценция" родовое, в некоторых Китайский регион, слово "萤" связано с насекомыми. На Тайване флуоресценцию чаще называют флуоресценцией, в материковом Китае - флуоресценцией, а "萤光" обычно относится к свету, излучаемому светлячками.
приборостроение
Для измерения флуоресценции необходим прибор. Прибор, который обычно используется для измерения количества флуоресценции, содержащейся в веществе, называется флуоресцентным спектрофотометром.
Основная структура флуоресцентного анализатора: источник возбуждающего света, монохроматор возбуждения, камера для образца, эмиссионный монохроматор и система детектирования