Implikationen der Anregungsspektren
Die Fluoreszenzanregungsspektren zeigen die Änderung der Fluoreszenzintensität als Funktion der Wellenlänge des Anregungslichts.
Ich interessiere mich für die bestimmten physikalischen Implikationen der oben genannten.
Bedeutet das, dass bei der Wellenlänge des Anregungsmaximums die meisten Moleküle angeregt werden? Oder emittieren sie einfach mehr Photonen pro Molekül und Zeiteinheit?
Wenn erstere korrekt ist, gibt es außerdem eine Beziehung zwischen dem Prozentsatz der angeregten Moleküle und den Anregungsspektren?
Antworten
Die Fluoreszenzanregungsspektren zeigen die Änderung der Fluoreszenzintensität als Funktion der Wellenlänge des Anregungslichts. Bedeutet das, dass bei der Wellenlänge des Anregungsmaximums die meisten Moleküle angeregt werden? Oder emittieren sie einfach mehr Photonen pro Molekül und Zeiteinheit?
Sie müssen verstehen, wie das Anregungsspektrum erfasst wird. Sie müssen das Emissionsmaximum eines bestimmten Moleküls kennen (oder zumindest schätzen). Wenn wir zum Beispiel Chinin haben, sollte ich wissen, dass es blaues Licht emittiert und die maximale Wellenlänge der Emission ~ 450 nm beträgt.
Jetzt werden wir die Emissionswellenlänge auf 450 nm festlegen und den gesamten UV-VIS-Bereich zur Anregung abtasten. Angenommen, wir würden Chinin mit 200 bis 700 nm anregen. Jeweils eine Wellenlänge und zählen, wie viele Photonen entsprechend 450 nm emittiert wurden. Dieses Diagramm wird als Anregungsspektrum bezeichnet.
Ein Anregungsspektrum sagt Ihnen im Grunde, welche Wellenlänge (von einem bestimmten Instrument) die höchste Intensität zeigt. Ich habe "ein bestimmtes Instrument" hervorgehoben, weil ein Anregungsspektrum um die Intensität der Lichtquelle korrigiert werden muss. Es wird von Instrument zu Instrument variieren. Niemand korrigiert es, weil es ein langer Vorgang ist, da die Normalisierung es leider nicht korrigieren kann.
Auf jeden Fall sollte ein korrigiertes Anregungsspektrum in seiner Form mit dem Absorptionsspektrum übereinstimmen, vorausgesetzt, es befindet sich nur ein Fluorophor im Molekül .
Ich wollte das Anregungsspektrum mit einem Absorptionsspektrum verbinden, weil wir jetzt das molare Absorptionsvermögen mit der Anregung verbinden können. Betrachten Sie das molare Absorptionsvermögen als Maß für die Wahrscheinlichkeit einer Anregung. Je höher der Wert des molaren Absorptionsvermögens ist, desto mehr Moleküle absorbieren das Licht und emittieren daher mehr. Ihre erste Interpretation ist also richtig. Es ist ein kollektives Verhalten aller Moleküle, die in der Küvette beleuchtet werden.
Denken Sie auch daran, dass die Anregungsemission normalerweise eine Einphotonenanregung und in den meisten Fällen eine Einphotonenemission ist, bis Sie ausgefallene Laser verwenden. In Routinefällen können also nicht ein Photon ein- und mehrere Photonen ausfallen. In selteneren Fällen können Sie tatsächlich zwei Photonen zur Anregung und ein Photon heraus haben. Du brauchst wieder Laser.
Es wurden gute Bücher geschrieben, um alle Implikationen der Fluoreszenzspektroskopie zu erklären. Aufgrund der Komplikationen des Experiments gibt es keine universelle Antwort. Im Allgemeinen gibt es Atomspektren und Molekülspektren.
- Atomspektren neigen dazu, Linienspektren zu ergeben.
- Für Moleküle hängt die Bindungsenergie des Elektrons jedoch nicht nur von der elektronischen Energie ab, sondern auch vom Schwingungszustand des Moleküls. Diese Kopplung erzeugt einen Mikrozustand und daher neigen Moleküle dazu, breite Peaks zu ergeben.
Es gibt auch die Stokes-Verschiebung, die anzeigt, dass das anregende Photon eine größere Energie haben muss als das emittierte Photon. Dies trifft meistens zu, aber es gibt auch Resonanzstrahlung und Anti-Stokes-Strahlung.
Gegeben:
Die Fluoreszenzanregungsspektren zeigen die Änderung der Fluoreszenzintensität als Funktion der Wellenlänge des Anregungslichts.
Bedeutet das, dass bei der Wellenlänge des Anregungsmaximums die meisten Moleküle angeregt werden?
Kann sein...
Wenn Sie versuchen, die Anregungsempfindlichkeit zu messen, normalisieren Sie normalerweise die Anzahl der Anregungsphotonen. Stellen Sie sich vor, wie viele Emissionsphotonen pro Anregungsphoton gegenüber der Energie des anregenden Photons abgegeben würden. (Dies wird normalerweise als weniger als 1 angesehen). Ein reales Anregungsspektrum muss jedoch nicht bei jeder Energie die gleiche Intensität von Photonen aufweisen. Viele Anregungsphotonen bei einer nicht optimalen Energie können also mehr Anregungsphotonen produzieren als die optimale Energie bei einer geringeren Intensität.
Oder emittieren sie einfach mehr Photonen pro Molekül und Zeiteinheit?
Im Allgemeinen erzeugt ein Anregungsphoton einen angeregten Zustand, der durch die Emission eines Photons zerfallen kann .
Es gibt natürlich Laser, bei denen die Atome oder Moleküle in einen angeregten Zustand gepumpt werden, dann kann ein Photon die Mehrfachemissionen stimulieren.
Wenn erstere korrekt ist, gibt es außerdem eine Beziehung zwischen dem Prozentsatz der angeregten Moleküle und den Anregungsspektren?
Die fluoreszierende Quantenausbeute ist die Anzahl der pro angeregten Zustand emittierten Anregungsphotonen.