(17)--7.1荧光和磷光光谱的产生.pdf
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1、荧光光谱分析法荧光光谱分析法第七章Fluorescence Spectroscopy7.1 荧光和磷光光谱的产生荧光和磷光光谱的产生 分子发光,2008年诺贝尔化学奖授予日裔美国科学家下村修(Osamu Shimomura)、美国科学家马丁查尔菲Martin Chalfie,以及美国华裔科学家钱永健。三人在绿色荧光蛋白(GFP)方面作出突出成就。Q Q:分子发光是如何产生的?荧光和磷光有什么区别?7.1 荧光和磷光光谱的产生荧光和磷光光谱的产生分子发光的产生过程分子发光的产生过程 室温下,大多数分子处于基态(ground electronic state)。处于基态的分子吸收能量后会被激发到激
2、发态(excited state)。激发态分子不稳定,会释放能量返回基态。若返回基态伴随着光子的辐射,这种现象称为“发光”Types of Luminescence:光致发光Photo-luminescence(Fluorescence荧光,Phosphorescence 磷光)化学发光Chemiluminescence生物发光Bioluminescence7.1 荧光和磷光光谱的产生荧光和磷光光谱的产生分子能级图分子能级图(Jablonski diagram)S2S1S0T1吸收荧光磷光系间窜跃内转换振动弛豫能量l l 2l l 1l l 3 外转换l l 2T2内转换基态用基态用 S0 表
3、示表示 S1、S2 表示第一电子激发单重态、第二电子激发单重态 T1、T2 表示第一电子激发三重态、第二电子激发三重态7.1 荧光和磷光光谱的产生荧光和磷光光谱的产生电子激发态的多重度:M=2s+1 s为电子自旋量子数的代数和(0或1)大多数有机分子的基态处于单重态 (成对自旋)三重态能级比相应的单重态能级略低(S1能量高于T1)不同多重态之间的跃迁为禁阻跃迁 (例S1T1的几率小)当分子中两个电子自旋方向相反(成对自旋)时,s=0,M=1 单重态当两电子自旋方向相同(平行自旋)时,s=1,M=3 三重态电子激发态的多重度电子激发态的多重度7.1 荧光和磷光光谱的产生荧光和磷光光谱的产生处于S
4、0态的分子吸收不同波长的光被激发到S1、S2态后,因为激发态不稳定,分子要释放能量返回基态。能量释放可通过辐射跃迁(发光)和非辐射跃迁等方式能量传递途径辐射跃迁荧光延时荧光磷光内转换外转换振动弛豫系间窜跃非辐射跃迁激发态激发态基态的能量传递途径基态的能量传递途径7.1 荧光和磷光光谱的产生荧光和磷光光谱的产生非辐射能量传递过程非辐射能量传递过程振动弛豫:同一电子能级内以热能量交换形式由高振动能级至低相邻振动能级间的跃迁。发生振动弛豫的时间10-12 s内转换:相同多重度电子能级间的无辐射能量传递过程。通过内转换和振动弛豫,高激发单重态的电子跃回第一激发单重态的最低振动能级S2S1S0T1吸收荧
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