Quang phổ huỳnh quang là gì?
Quang phổ huỳnh quang phân tích sự phát huỳnh quang của các phân tử dựa trên tính chất huỳnh quang của chúng.
Huỳnh quang là sự phát quang xảy ra khi một phân tử bị kích thích bởi một photon đến trạng thái kích thích điện tử để trở về trạng thái cơ bản.
Quang phổ huỳnh quang sử dụng một chùm ánh sáng để kích thích các điện tử trong một số phân tử hợp chất nhất định và khiến chúng phát ra ánh sáng. Ánh sáng đi qua một bộ đơn sắc và đi vào một bộ dò ở nơi nó được phát hiện, được dùng để đo và xác định các phân tử hoặc những thay đổi trong phân tử.
Giới thiệu về Kiểm tra quang phổ trạng thái ổn định và ổn định - huỳnh quang
Huỳnh quang hiểu rộng ra là hiện tượng phát quang, ánh sáng do các phân tử phát ra. Có một số loại phát sáng.
Sự phát quang là sự phát ra các photon bị kích thích bởi năng lượng ánh sáng hoặc các photon.
Sự phát quang hóa học, được định nghĩa là sự phát quang của các photon bị kích thích bởi năng lượng hóa học, bao gồm sự phát quang sinh học, như được thấy ở đom đóm và nhiều sinh vật biển.
Điện phát quang là sự phát ra các photon khi năng lượng điện hoặc một điện trường mạnh kích thích các photon, chẳng hạn như trong một số ứng dụng chiếu sáng.
Cụ thể, huỳnh quang là một loại quang phát quang mà ánh sáng đưa các electron vào trạng thái kích thích. Trạng thái kích thích nhanh chóng mất nhiệt năng cho môi trường thông qua dao động, và sau đó phát ra các photon từ trạng thái kích thích đơn thấp nhất. Quá trình phát xạ photon này cạnh tranh với các quá trình không phát xạ khác, bao gồm truyền năng lượng và mất nhiệt.
Khi thuật ngữ "huỳnh quang" được sử dụng, phương pháp đo tương tự thường áp dụng cho bất kỳ loại phát quang nào ở trên.
Quang phổ huỳnh quang là gì?
Quang phổ kích thích và phát xạ huỳnh quang phản chiếu lẫn nhau. Quang phổ huỳnh quang sử dụng sự phát xạ và kích thích để xem mẫu thay đổi như thế nào.
Hình 1: Quang phổ kích thích huỳnh quang (lam) và quang phổ phát xạ (tím) là ảnh phản chiếu của nhau
Quang phổ huỳnh quang trạng thái - ổn định là khi một phân tử phát huỳnh quang khi được kích thích bởi một nguồn sáng không đổi và các photon hoặc cường độ phát ra được phát hiện như một hàm của bước sóng. Quang phổ phát xạ huỳnh quang là khi bước sóng kích thích cố định, bước sóng phát xạ quét được, ta thu được mối quan hệ giữa cường độ và bước sóng phát xạ.
Quang phổ kích thích huỳnh quang là khi bước sóng phát xạ cố định, bằng cách thay đổi bước sóng đơn sắc kích thích, cường độ quét ở các bước sóng khác nhau. Bằng cách này, quang phổ cung cấp thông tin về mẫu và các bước sóng hấp thụ để chọn bước sóng phát xạ đơn tối ưu cho việc phát hiện phát xạ. Nó tương tự như quang phổ hấp thụ, nhưng là một kỹ thuật nhạy hơn về giới hạn phát hiện và độ đặc hiệu của phân tử. Phổ kích thích đặc trưng cho một bước sóng / loài phát xạ duy nhất, so với phổ hấp thụ của tất cả các loài hấp thụ trong dung dịch hoặc mẫu đo. Quang phổ phát xạ và quang phổ kích thích của một fluorophore nhất định là hình ảnh phản chiếu của nhau. Thông thường, quang phổ phát xạ xuất hiện ở bước sóng cao hơn (năng lượng thấp hơn) so với quang phổ kích thích hoặc hấp thụ
Hai loại quang phổ này (phát xạ và kích thích) được sử dụng để quan sát sự thay đổi của mẫu. Cường độ quang phổ và bước sóng đỉnh có thể thay đổi theo các biến số như nhiệt độ, nồng độ hoặc tương tác với các phân tử xung quanh. Điều này bao gồm việc dập tắt các phân tử và phân tử hoặc vật liệu tham gia vào quá trình truyền năng lượng. Một số fluorophores nhạy cảm với các đặc tính của môi trường dung môi, chẳng hạn như pH, độ phân cực và nồng độ ion nhất định.
Những loại phân tử hoặc vật liệu nào thể hiện huỳnh quang?
Quang phổ phát xạ huỳnh quang của một số flohiđrô thông thường. Fluorophores đóng vai trò trung tâm trong quang phổ huỳnh quang và làm cho loại quang phổ này trở thành một kỹ thuật có độ nhạy cao.
Hình 2: Phổ phát xạ huỳnh quang của một số fluorophores phổ biến trên quang phổ UV và quang phổ khả kiến
Các phân tử và vật liệu huỳnh quang có đủ hình dạng và kích cỡ. Một số có tính huỳnh quang, chẳng hạn như chất diệp lục và các gốc axit amin tryptophan (Trp), phenylalanin (Phe) và tyrosine (Tyr). Các phân tử khác là các phân tử được tổng hợp dưới dạng thuốc nhuộm hữu cơ ổn định hoặc thẻ có thể được thêm vào các hệ thống huỳnh quang không phải - khác. Nói chung, các phân tử huỳnh quang hữu cơ có các đặc điểm cấu trúc như vòng thơm và các electron liên hợp π -. Tùy thuộc vào kích thước và cấu trúc của chúng, thuốc nhuộm hữu cơ phát ra ánh sáng có bước sóng từ tia cực tím đến tia hồng ngoại gần -.
Dưới đây là một số fluorophores phổ biến ngẫu nhiên mà sự phát xạ của chúng có thể được nhìn thấy trong phạm vi UV - Vis. Đối với một số nguyên tố đất hiếm, chẳng hạn như lanthanide, do các obitan điện tử cao hơn được lấp đầy, các chuyển đổi điện tử do chuyển điện tích từ các phối tử kim loại xảy ra giữa các obitan 4f-5d hoặc thậm chí 4f-4f. (Bunzli, 1989) Có nhiều phân tử phát ra ánh sáng trong tự nhiên, chẳng hạn như một số axit amin, chất diệp lục và các sắc tố tự nhiên. Vẫn còn những chiếc khác được thiết kế cẩn thận để sử dụng đặc biệt trong quang phổ huỳnh quang
Ví dụ về các phân tử và vật liệu huỳnh quang:
Axit amin (Trp, Phe, Tyr)
Các dẫn xuất cặp cơ sở (2 - AP, 3-MI, 6-MI, 6-MAP, pyrrole-c, tC)
chất diệp lục
Protein huỳnh quang (FP)
Thuốc nhuộm hữu cơ (fluorescein, rhodamine, n - aminocoumarins và các dẫn xuất của chúng)
Nguyên tố đất hiếm (Lanthanides)
chất bán dẫn
chấm lượng tử
ống nano cacbon đơn có thành -
Pin năng lượng mặt trời
Sắc tố, mạ điện
phốt pho
Hơn…
Các phân tử và vật liệu khác như protein huỳnh quang, chất bán dẫn, phốt pho và các nguyên tố đất hiếm là những mẫu huỳnh quang thường được sử dụng. Các polyme có chứa hydrocacbon thơm liên hợp hoặc diene thường cũng có đặc tính huỳnh quang. Tất nhiên, các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu để tạo ra các vật liệu mới.
