Fluorescencija

Fluorescein fluorescira zeleno izložen ultraljubičastom zračenju

Fluorescencija je pojava kod koje supstanca izložena elektromagnetnom zračenju emituje elektromagnetno zračenje manje talasne dužine od onog kojim je izložena. Poput ostalih vrsta luminiscencije fluorescenciju pokazuju samo određeni materijali.

Teorija

Frack-Condonov dijagram: Slika prikazuje apsorpciju zračenja iz osnovnog elektronskog stanja (E₀) u drugo vibraciono stanje (v'=2) pobuđenog elektronskog stanja (E₁). Emisija fotona je iz (v'=0) u drugo vibraciono stanje osnovnog elektronskog stanja (v”=2).

Fluorescencija nastaje kada foton upadnog zračenja pobudi elektron iz molekule u neko pobuđeno stanje. Molekula se iz pobuđenog stanja može vratiti u osnovno stanje bilo emitovanjem fotona, bilo bez emitovanja fotona – neradijativnim putem. Kako svaka molekula pokazuje vibracije koje su kvantizirane, pobuđivanjem elektrona iz osnovnog stanja, molekula će se pobuditi u neko pobuđeno vibracijsko stanje pobuđenog elektronskog stanja. Koje će vibracijsko stanje biti najviše pobuđeno zavisi od preklapanja valnih funkcija osnovnog vibracionog stanja osnovnog elektronskog stanja i vibracionih stanja pobuđenog elektronskog stanja, a opisuje se Franck-Condonovim principom.

Molekule u pobuđenim vibracionim stanjima se brzo (za vrijeme nanosekunde) relaksiraju u osnovno stanje datog elektronskog stanja neradijativnim putem. Molekule u pobuđenom elektronskom stanju, koje se nađu u osnovnom vibracijskom stanju mogu emitovanjem fotona prijeći u osnovno elektronsko stanje. U koje će vibraciono stanje osnovnog elektronskog stanja molekula prijeći opet zavisi od preklapanja vibracionih valnih funkcija. Molekula koja se nađe u osnovnom elektronskom stanju, opet prolazi neradijativnu relaksaciju vibracionih stanja, dok se ne nađe u osnovnom vibracionom stanju. Razlika u energijama fotona upadnog i emitovanog zračenja je zbog vibracionih relaksacija osnovnog i pobuđenog elektronskog stanja.

Fluorescencija je jako brz proces; fluorescencija traje reda veličine nanosekunde. Važno je da se tokom svih procesa koji se događaju prilikom fluorescencije ne mjenja multiplicitet elektronskih stanja. Kako su molekule najčešće u singletnom stanju, molekula u pobuđenom stanju također mora biti u singletnom stanju. Promjena multipliciteta događa se prilikom sličnog procesa fosforescencije.

Fluorescenciju pokazuju samo neke molekule te neki kristali. Važno je da se vibraciona stanja osnovnog elektronskog stanja ne mješaju s vibracionim stanjima pobuđenog elektronskog stanja, jer bi inače bila omogućena neradijativna relaksacija skroz do osnovnog vibracijskog stanja osnovnog elektronskog stanja.

Fluorescencija nije jedini proces koji se može dogoditi molekuli koja je apsorbirala foton. Efikasnost fluorescencije se može definisati veličinom kvantni prinos:

\Phi ={\frac {N_{e}}{N_{a}}}

gdje je $N_{e}$ broj emitovanih fotona, a $N_{a}$ broj apsorbovanih fotona.

Korištenje fluorescencije

Fluorescencija se koristi u fluorescentnim sijalicama. Unutrašnjost fluorescentne sijalice je ispunjen plinom pod niskim pritiskom, kojem se elektrodama dovodi električna energija. Plin svjetli, uglavnom emitujući ultraljubičasto zračenje. Supstanca koja je nanesena na zidove fluorescentne sijalice apsorbuje ultaljubičasto zračenje i procesom fluorescencije emituje vidljivo zračenje niže talasne dužine. Na taj način fluorescentne sijalice većinu emitovanog zračenja emituju u vidljivom području.

Fluorescencija se koristi i u analitičke svrhe: supstance koje fluoresciraju mogu se detektovti u vrlo niskim koncentracijama. U biologiji se različite ćelijske strukture mogu obojiti fluorescentnom bojom i tako učiniti vidljivim. Posebno je važna boja etidijum bromid čije se molekule vežu s molekulama DNK ulazeći između nukleotida.

Također pogledajte

Commons logo

Commons ima datoteke na temu: Fluorescencija