第十二讲 荧光探针 汪莎莎.ppt

第十二讲_荧光探针 汪莎莎有机功能材料与器件
anic Materials & Devices
授课教师:汪莎莎
E-mail: ******@njupt.
材料科学与工程学院
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荧光探针
荧光基础知识
荧光探针机制
荧光探针的应用
主要内容
什么是荧光?
紫外线
紫外线
荧光素溶液
罗丹明溶液
荧光分子
hv
hv'
(一)荧光(fluorescence)
Luminescence is the emission of light from any substance
and occurs from electronically excited states.
Luminescence is
formally divided into two categories, fluorescence and
phosphorescence, depending on the nature of the excited states.
The electron in the excited orbital is paired ( of opposite spin ) to
second electron in the ground-state orbital. Consequently, return
to the ground state is spin-allowed and occurs rapidly by emission
of a photon. A typical fluorescence lifetime is near 10 ns (110-9 s).
—— Principles of Fluorescence Spectroscopy, Joseph R. Lakowicz
(二)基态、激发态、单重态、三重态、
激发单重态、激发三重态
分子都含有不停地运动着的电子。根据量子学理论,运动着的电子处于一系列不连续的能量状态(即能级),可以从一个能级向另一个能级跃迁,并伴随着与能级差相对应的特定能量的吸收和释放。一般情况下,电子总是处于能量最低的能级(即基态, ground state)。
在一定条件下,电子可以吸收能量(如光能、电能、热能、化学能、摩擦能等)跃迁到较高能级(即激发态, excited state),这个过程称为激发。处于激发态的电子是不稳定的,它总是要跃迁回基态,并将多余的能量释放出去。跃迁的方式可能是辐射跃迁,也可能是非辐射跃迁。以非辐射方式跃迁,能量大多转化为热能。而以辐射方式跃迁,能量则转化为相应的光,这个过程称为发射(发光)。
电子所处状态的多重性用M表示(即所处状态的轨道角动量),M=2S+1。S为电子自旋量子数的代数和,其值为0或1。分子中同一轨道所占据的两个电子必须具有相反的自旋方向,即自旋配对的。如分子中全部轨道里的电子都是自旋配对的该分子体系即处于单重态(或称单线态,singlet state)。
如果分子吸收能量后电子在跃迁过程中不发生自旋方向的变化,这时分子即处于激发单重态(singlet excitedstate)。如电子在跃迁过程中还伴随自旋方向的改变,这时分子具有两个自旋不配对的电子,即S=1,分子处于激发三重态(triplet excited state),用符号T表示。符号S0,S1,S2分别表示分子的基态、第一和第二激发单重态;T1和T2则分别表示第一和第二电子激发三重态。