Шта је флуоресцентна спектроскопија?
Флуоресцентна спектроскопија анализира флуоресценцију молекула на основу њихових флуоресцентних својстава.
Флуоресценција је луминисценција која се јавља када је молекул побуђен фотоном у електронски побуђено стање да би се вратио у основно стање.
Флуоресцентна спектроскопија користи сноп светлости да побуђује електроне у одређеним молекулима једињења и узрокује да емитују светлост. Светлост пролази кроз монохроматор и улази у детектор где се детектује, који се користи за мерење и идентификацију молекула или промене у молекулима.
Увод у флуоресцентну стабилну{0}}спектроскопију и доживотно тестирање
Флуоресценција се широко односи на феномен луминесценције, светлости коју емитују молекули. Постоји неколико врста сјаја.
Фотолуминисценција је емисија фотона побуђених светлосном енергијом или фотонима.
Хемилуминисценција, дефинисана као луминисценција фотона побуђених хемијском енергијом, укључује биолуминисценцију, као што се види код свитаца и многих морских животиња.
Електролуминисценција је емисија фотона када електрична енергија или јако електрично поље стимулишу фотоне, као у неким апликацијама за осветљење.
Конкретно, флуоресценција је врста фотолуминисценције где светлост доводи електроне у побуђено стање. Побуђено стање брзо губи топлотну енергију у околину кроз вибрације, а затим емитује фотоне из најнижег синглетног побуђеног стања. Овај процес емисије фотона се такмичи са другим нерадијативним процесима, укључујући пренос енергије и губитак топлоте.
Када се користи термин "флуоресценција", исти метод мерења се генерално примењује на било коју од горе наведених класа луминесценције.
Шта је флуоресцентна спектроскопија?
Спектри ексцитације флуоресценције и спектри емисије пресликавају се једни на друге. Флуоресцентна спектроскопија користи емисију и ексцитацију да види како се узорак мења.
Слика 1: Спектар ексцитације флуоресценције (плави) и емисиони спектар (љубичаста) су слике у огледалу један другог
Флуоресцентна спектроскопија{0}}стационарног стања је када молекул флуоресцира када је побуђен константним извором светлости, а емитовани фотони или интензитет се детектују као функција таласне дужине. Флуоресцентни емисиони спектар је када је таласна дужина ексцитације фиксна, таласна дужина емисије се скенира и добија се однос између интензитета и таласне дужине емисије.
Спектар побуђивања флуоресценције је када је таласна дужина емисије фиксна, променом таласне дужине монохроматора побуде, скенирањем интензитета на различитим таласним дужинама. На овај начин, спектар пружа информације о узорку и таласним дужинама апсорпције да би се изабрала оптимална таласна дужина појединачне емисије за детекцију емисије. Слична је апсорпционој спектроскопији, али је осетљивија техника у погледу граница детекције и молекуларне специфичности. Спектри ексцитације су специфични за једну таласну дужину/врсту емисије, у односу на спектре апсорпције свих врста које апсорбују у раствору за мерење или узорку. Емисиони и ексцитациони спектри датог флуорофора су једни друге у огледалу. Типично, емисиони спектри се појављују на већим таласним дужинама (нижим енергијама) него спектри ексцитације или апсорпције
Ова два спектрална типа (емисија и ексцитација) се користе за посматрање како се узорак мења. Спектрални интензитет и вршна таласна дужина могу да варирају у зависности од променљивих као што су температура, концентрација или интеракције са околним молекулима. Ово укључује молекуле гашења и молекуле или материјале укључене у пренос енергије. Неки флуорофори су осетљиви на својства средине растварача, као што су пХ, поларитет и одређене концентрације јона.
Које врсте молекула или материјала показују флуоресценцију?
Флуоресцентни емисиони спектри неких уобичајених флуорофора. Флуорофори играју централну улогу у флуоресцентној спектроскопији и чине ову врсту спектроскопије високо осетљивом техником.
Слика 2: Спектри емисије флуоресценције неких уобичајених флуорофора у УВ и видљивом спектру
Флуоресцентни молекули и материјали долазе у свим облицима и величинама. Неки су инхерентно флуоресцентни, као што су хлорофил и остаци аминокиселина триптофан (Трп), фенилаланин (Пхе) и тирозин (Тир). Други су молекули синтетисани као стабилне органске боје или ознаке које се могу додати другим не-флуоресцентним системима. Генерално, органски флуоресцентни молекули имају структурне карактеристике као што су ароматични прстенови и π-коњуговани електрони. У зависности од своје величине и структуре, органске боје емитују светлост у таласним дужинама у распону од ултраљубичастог до блиског{2}}инфрацрвеног.
Испод су неки насумични уобичајени флуорофори чија се емисија може видети у опсегу УВ-Вис. За неке ретке земље, као што су лантаниди, због попуњавања виших електронских орбитала, електронски прелази услед преноса наелектрисања са металних лиганада се јављају између 4ф-5д или чак 4ф-4ф орбитала. (Бунзли, 1989) У природи постоји много молекула који емитују светлост, као што су неке аминокиселине, хлорофил и природни пигменти. Други су пажљиво дизајнирани за специјалну употребу у флуоресцентној спектроскопији
Примери флуоресцентних молекула и материјала:
Аминокиселине (Трп, Пхе, Тир)
Деривати базног пара (2-АП, 3-МИ, 6-МИ, 6-МАП, пирол-ц, тЦ)
хлорофил
Флуоресцентни протеини (ФП)
Органске боје (флуоресцеин, родамин, н-аминокумарини и њихови деривати)
Елементи ретке земље (лантаниде)
полупроводник
квантне тачке
једнозидне{0}}угљене наноцеви
Соларна батерија
Пигмент, галванизација
фосфор
Више…
Други молекули и материјали као што су флуоресцентни протеини, полупроводници, фосфори и елементи ретких земаља су уобичајени флуоресцентни узорци. Полимери који садрже коњуговане ароматичне угљоводонике или диене често такође имају флуоресцентна својства. Наравно, научници су такође радили на стварању нових материјала.
