Hogyan készültek ezek a képek? PÉCI TUDMÁNYEGYETEM ÁLTALÁN RVTUDMÁNYI KAR Fluoreszcencia spektroszkópia (Nyitrai Miklós; február.) Lumineszcencia - elemi lépések Abszorpció, emlékeztetõ Energia elnyelése (abszorpció) - az abszorpció jelensége, értelmezése; Gerjesztés - az abszorpció definíciója; A többletenergia fény formájában történõ kibocsátása - az abszorpció mérése; - az abszorpció alkalmazásai. A lumineszcencia típusai Lumineszcencia (az elektrongerjesztés módja szerint) Fotolumineszcencia Definíció: Egyes anyagok spontán fénykibocsátása, a termikus fényemissziótól függetlenül, elektrongerjesztést követõen. Fénnyel valõ gerjesztés esetén (pl. fénycsõ) Katódlumineszcencia e- -ok mozgási energiája átalakul látható fénnyé (katódsugárcsõ) Elektrolumineszcencia Elektromos tér energiája átalakul fénnyé Lumineszcens anyag energia átalakító Kemilumineszcencia Kémiai energia átalakul fénnyé Termolumineszcencia Hõ által indukált lumineszcencia Tribolumineszcencia Mechanikai munka átalakulása fénnyé
Kemilumineszcencia luciferin + ATP + fény Tribolumineszcencia oxyluciferin + AMP Látható fény és röntgensugárzás kibocsátása átlátszó ragasztószalag letekerése során. luciferáz http://commons.wikimedia.org/wiki/file:leuchtk%c%afer_-_firefly.jpg Photos by Carlos Camara, Juan Escobar and eth Putterman. http://www.nytimes.com/8//8/science/8xray.html?_r=&partner=rssnyt&emc=rss Az állapotok jellemzése Az állapotok jellemzése C szimmetrikus vibráció C asszimetrikus vibráció C hajlításos vibráció http://www.lsbu.ac.uk/water/vibrat.html Az energia felhasadása Az energia felbontása Vibrációs Eösszes = Eelektron + Evibrációs + Erotációs Elsõ gerjesztett állapot Az egyes energia típusok megváltozása független. A megváltozás írható mint: Elektron energia Eösszes = Eelektron + Evibrációs + Erotációs De mit jelent az vagy szingulett állapot?
zingulett és triplett állapotok A spinállapothoz rendelt mágneses momentumnak a mágneses tér irányához képest lehetséges orientációs állapotainak a száma (multiplicitás): zínképek atomok és molekulák M = + zingulett =; M = gerjesztett szingulett állapot gerjesztett triplett állapot Triplett =; M = szingulett alapállapot zínképek és értelmezésük emissziós színkép Emissziós színképek vonalas és sávos vonalas színkép folytonos színkép atomok emissziós színkép atomok emissziós színképe sávos színkép abszorpciós színkép molekulák emissziós színképe molekulák hullámhossz hullámhossz A Jablonski diagram gerjesztett állapotok Fluoreszcencia T Aleksander Jablonski 898 február 6 98 szeptember 9 alapállapot Az energia közötti átmenetek értelmezése, ábrázolása.
Jablonski diagram - fluoreszcencia Belsõ konverzió v. vibrációs relaxáció hõ (-s) Gerjesztett állapot Kasha-szabály Kasha-szabály! Michael Kasha 9 december 6 június ugárzásmentes átmenet A fluoreszcencens fény kibocsátása (emisszió) mindig az elsõ gerjesztett állapot legalacsonyabb vibrációs szintjérõl () történik meg. pl. belsõ konverzió = hõ (-7 - s) gerjesztés (-s) (-8s) vibrációs Jablonski diagram - foszforeszcencia Gerjesztett állapot Vibrációs relaxáció (-s) Foszforeszcencia T: rendszerek közötti átmenet (- -8 s) T gerjesztés (-s) T (- -s ) Vibrációs Milyen idõskálán? gerjesztési energia fluoreszcencia foszforeszcencia -9 s - s gerjesztés A fluoreszcencia és foszforeszcencia összevetése A ns tartomány T A > ms tartomány - s alapállapot relaxáció fl. kioltás FRET gerjesztett állapot belsõ konverzió (hõ)
A fluoreszcencia alapvetõ paraméterei Fluoreszcencia spektrum; intenzitás Mi a fluoreszcencia spektrum? Definíció! Kvantumhatásfok Élettartam a. Emissziós spektrum Polarizáció b. Gerjesztési spektrum (ld. abszorpciós sp.) Emissziós spektrum Gerjesztési spektrum Grafikon (függvénykapcsolat), mely a kisugárzott fény intenzitásának hullámhossztól (λ(em)) való függését jellemzi. Grafikon (függvénykapcsolat), mely az elnyelt fény intenzitásának hullámhossztól (λ(ex)) való függését jellemzi. Reprezentálja az alapállapot vibrációs szintrendszerét (). Reprezentálja a gerjesztett állapot vibrációs szintrendszerét (,..). λ(ex)=állandó λ(em)=változó λ(ex)=változó λ(em)=állandó Tükörkép-szabály fluoreszcencia emissziós sp. fluoreszcencia gerjesztési sp. Melyik a hosszabb; a gerjesztési vagy az emissziós hullámhossz? A gerjesztési és emissziós spektrumok általában tükör-szimmetrikusak. hullámhossz (nm)
tokes-féle eltolódási törvény Jablonski diagram Az emissziós spektrum maximuma eltolódik a nagyobb hullámhosszak irányába (energiaveszteség!). Gerjesztett állapot belsõ átalakulás - hõ (-s) fluoreszcencia gerjesztési sp. fluoreszcencia emissziós sp. tokes Kasha-szabály! gerjesztés (-s) Tükörkép szabály! tokes-féle eltolódási törvény! (-8s) vibrációs hullámhossz (nm) A fluoreszcencia alapvetõ paraméterei Fluoreszcencia spektrum; intenzitás Kvantumhatásfok (Q ) Milyen hatásfokkal fordítódik az elnyelt energia fénykibocsátásra. Kvantumhatásfok Élettartam Polarizáció Q= emittált fotonok száma abszorbeált fotonok száma A fluoreszcencia alapvetõ paraméterei Fluoreszcencia élettartam (τ ) A gerjesztett állapot élettartama; az az idõtartam, mely alatt a gerjesztett molekulák száma e -ad részére csökken. Fluoreszcencia spektrum; intenzitás. F Kvantumhatásfok Élettartam F = F e-kt = F e- t / τ ha F = F / e.8 Polarizáció.6 F e akkor t = τ.. τ 6 7 8 9 t 6
A spektrofluorométer felépítése Hogyan mérünk fluoreszcenciát? fényforrás gerjesztési monokromátor F M 9o Nem lineáris elrendezés!!! mintatartó M emissziós monokromátor D detektor Nem lineáris elrendezés!!! A fluoreszcencia alkalmazásának elõnyei - jó detektálhatóság: kis koncentrációban is jól mérhetõ - a fluoreszcencia érzékeny a környezetre A lényeg - a lumineszcencia meghatározása; - a lumineszcencia típusai; - spektrum, hatásfok és élettartam; - a fluoreszcencia mérése - a fluoreszcencia elõnyei Köszönöm a figyelmet! 7