¡La fluorescencia es un that< de la luminescencia ! --" which" es algún qué incorrecto, porque una distinción debe ser hecho en los varios tipos de luminescencia--> se encuentra sobre todo como fenómeno óptico en los cuerpos fríos, en los cuales la absorción molecular de un fotón acciona la emisión de otro fotón con una longitud de onda más larga . La diferencia de la energía entre los fotones absorbentes y emitidos termina para arriba como las vibraciones moleculares o el calor . El fotón absorbente está generalmente en la gama ultravioleta, y la luz emitida está en la gama visible, pero ésta depende de la curva de la absorbencia y el alimenta el cambio particular fluoróforo. La fluorescencia se nombra después del fluorito mineral, integrado por el fluoruro del calcio, que exhibe a menudo este fenómeno.

Ecuaciones

Fotoquímica

La fluorescencia ocurre cuando un punto de la molécula o de Quantum se relaja a su estado de tierra después electrónicamente de ser excitada.

Excitación: $S\_0\; +\; h\; \backslash \; NU\; \backslash \; a\; S\_1$

Fluorescencia (emisión): $S\_1\; \backslash \; a\; S\_0\; +\; h\; \backslash \; nu$, aquí el $h\; \backslash \; nu$ es un término genérico para la energía del fotón donde: h = constante y $\backslash \; nu$ de Planck = frecuencia de la luz. (Las frecuencias específicas de la luz emocionante y emitida son dependientes en el sistema particular.)

El estado S₀ se llama el estado de tierra fluoróforo (molécula fluorescente) y S₁ es su primer (electrónicamente) estado emocionado.

Una molécula en su estado emocionado, S₁, puede relajarse por varios caminos competentes. Puede experimentar la “relajación non-radiative” en cuál se disipa la energía de excitación como calor (vibraciones) al solvente. Las moléculas orgánicas emocionadas pueden también relajarse vía la conversión a un estado de trío que pueda relajarse posteriormente vía la fosforescencia o por un paso non-radiative secundario de la relajación.

La relajación de un estado de S₁ puede también ocurrir con la interacción con una segunda molécula con la fluorescencia que apaga . El oxígeno molecular (O₂) es un extintor extremadamente eficiente de la fluorescencia debido a su estado de tierra del trío inusual.

Las moléculas que son emocionadas con la absorción de la luz o vía un diverso proceso (e. como el producto de una reacción) pueden transferir energía a una segunda molécula “sensibilizada”, que se convierte a su estado emocionado y puede entonces ser fluorescente. Este proceso se utiliza en los Lightsticks

Producción de Quantum

La producción de Quantum de la fluorescencia da la eficacia del proceso de la fluorescencia. Se define como el cociente del número de fotones emitidos al número de fotones absorbió. $del$

l \ = \ frac {\ rm \ # \ fotones \ emitidos} {\ rm \ # \ fotones \ absorbentes} de la phi

La producción de quántum máxima de la fluorescencia es 1.0 (100%); cada fotón absorbió resultados en un fotón emitido. Los compuestos con las producciones de quántum de 0.10 todavía se consideran absolutamente fluorescentes. Otra manera de definir la producción de quántum de fluorescencia, está por el decaimiento del estado emocionado de las tarifas: $del$

l \ frac {_ {k} {f}} {\ _ del sum_ {i} {k} {i}}

donde está el índice el _ del $\{k\}\; \{f\}$ de la emisión espontánea de la radiación y $del$

l \ _ del sum_ {i} {k} {i}

es la suma de todos los índices de decaimiento del estado emocionado. Otros índices de decaimiento del estado emocionado son causados por los mecanismos con excepción de la emisión del fotón y por lo tanto a menudo llamados " rates" non-radiative;, que puede incluir: amortiguamiento colisional dinámico, interacción del dipolo-dipolo del cercano-campo (o transferencia de energía de resonancia ), conversión interna y travesía intersistema . Así, si el índice de cualquier camino cambia, esto afectará al curso de la vida del estado emocionado y a la producción de quántum de la fluorescencia.

La producción de quántum de la fluorescencia es medida por la comparación a un estándar con quantology sabido; la sal de la quinina, sulfato de la quinina, en una solución ácida sulfúrica es un estándar común de la fluorescencia.

Curso de la vida

El curso de la vida de la fluorescencia refiere al tiempo medio que la molécula permanece en su estado emocionado antes de emitir un fotón. La fluorescencia sigue típicamente cinética de primer orden: el $del$

l \ salió de 1 \ derecho = \ salió \ right_0 del e^ 1 {- \ gamma t},

donde el $\backslash \; salió\; de\; 1\; \backslash \; right$ es la concentración de moléculas del estado emocionado en el tiempo $t$, el $\backslash \; salió\; de\; 1\; \backslash \; right\_0$ es la concentración inicial y el $\backslash \; Gamma$ es el índice de decaimiento o lo contrario del curso de la vida de la fluorescencia. Éste es un caso del decaimiento exponencial . Los varios procesos radiativos y non-radiative pueden de-populate el estado excted. En tal caso la tarifa de decaimiento total es la suma sobre todas las tarifas: $del$

l \ Gamma_ {bebé} = \ + \ Gamma_ {nrad} de Gamma_ {rad}

donde está la tarifa de decaimiento, el $\backslash \; el\; Gamma\_\; el$ \backslash \; Gamma\_\; \{bebé\}$totales\; \{rad\}$ la tarifa de decaimiento radiativo y $\backslash \; Gamma\_\; \{nrad\}$ la tarifa de decaimiento non-radiative. Es similar a una reacción química de primer orden en la cual el constante de primer orden de la tarifa sea la suma de todas las tarifas (un modelo cinético paralelo). Si el índice de emisión espontánea, o el uces de los otras tarifas es rápidos, el curso de la vida es corto. Por los tiempos típicos de decaimiento del estado emocionado de los compuestos fluorescentes de uso general para los compuestos fluorescentes que emiten los fotones con energías ULTRAVIOLETA al cerca de infrarrojo estar dentro del radio de acción de 0. El curso de la vida de la fluorescencia es un parámetro importante para los usos prácticos de la fluorescencia tales como transferencia de energía de resonancia de la fluorescencia .

Reglas

Hay varias reglas que se ocupan de fluorescencia. El Kasha - la regla de Vavilov dicta que la producción de quántum de luminescencia es independiente de la longitud de onda de la radiación emocionante.

Esto no es siempre verdad y se viola seriamente en muchas moléculas simples. Una declaración algo más confiable, aunque aún con excepciones, sería que el espectro de la fluorescencia demuestra dependencia muy pequeña de la longitud de onda de la radiación emocionante.

El diagrama de Jablonski describe la mayor parte de el mecanismo de la relajación para las moléculas del estado emocionado.

Usos

Hay muchos compuestos naturales y del sintético que exhiben fluorescencia, y tienen un número de usos. Algunos animales de alta mar, tales como el Greeneye, utilizan fluorescencia.

Iluminación

El tubo fluorescente común confía en fluorescencia. Dentro del tubo de cristal está un vacío parcial y una pequeña cantidad del mercurio . Una descarga eléctrica en el tubo hace los átomos del mercurio emitir la luz. La luz emitida es en la gama (ULTRAVIOLETA) ultravioleta, es invisible, y es dañosa a la mayoría de los organismos vivos. El tubo se alinea con una capa de un material fluorescente, llamada el fósforo, que absorbe el ultravioleta y re-emite la luz visible. La iluminación fluorescente es muy económica de energía comparada a la tecnología incandescente, pero los espectros producidos pueden hacer ciertos colores aparecer artificiales.

En los mediados de años 90, los diodos electroluminosos (LED) blanco estaban disponibles, que funcionan con un proceso similar. Típicamente, el semiconductor luminescente real produce la luz en la parte azul del espectro, que pega un compuesto del fósforo depositado en la viruta; el fósforo es fluorescente del verde a la parte roja del espectro. La combinación de la luz azul que pasa a través del fósforo y de la luz emitidos por el producto del fósforo una emisión neta de la luz blanca.

La farola moderna del vapor de Mercury se dice para haber sido desarrollada de la lámpara fluorescente.

Los palillos del resplandor oxidan el éster fenilo del oxalato para producir la luz.

La iluminación fluorescente compacta (CFL) es igual que cualquier lámpara fluorescente típica con ventajas. Uno mismo-se estabiliza y se utiliza para substituir incandescents en la mayoría de los usos. Producen un cuarto del calor por lumen como bulbos y último incandescentes cerca de cinco veces tan largas. Estos bulbos contienen el mercurio y se deben dirigir y disponer con cuidado.

Química analítica

La fluorescencia en varias longitudes de onda se puede detectar por un detector del arsenal, para detectar compuestos de la CLAR fluye. También, las placas del TLC pueden ser visualizadas si los compuestos o un reactivo del colorante es fluorescentes. La fluorescencia es la más eficaz cuando hay un cociente más grande de átomos en los niveles inferiores en una distribución de Boltzman porque entonces hay más de una ocasión que esos átomos entonces serán excitados lanzan un fotón y pueden ser analizados.

Las huellas digitales se pueden visualizar con los compuestos fluorescentes tales como ninhidrina .

Bioquímica y medicina

Las moléculas biológicas se pueden marcar con etiqueta con un grupo químico fluorescente ( fluoróforo) por una reacción química simple, y la fluorescencia de la etiqueta permite la detección sensible y cuantitativa de la molécula. Ejemplos:
La microscopia de fluorescencia de tejidos, de células o de estructuras subcelulares es lograda etiquetando un anticuerpo con un fluoróforo y permitiendo que el anticuerpo encuentre su antígeno de la blanco dentro de la muestra. El etiquetado de los anticuerpos múltiples con diversos fluorophores permite la visualización de blancos múltiples dentro de una sola imagen.
Secuencia automatizada de la DNA por el método de la terminación de la cadena; cada uno de diversa cadena cuatro que termina bases tiene su propia etiqueta fluorescente específica. Mientras que se separan las moléculas etiquetadas de la DNA, la etiqueta fluorescente es excitada por una fuente ULTRAVIOLETA, y la identidad de la base que termina la molécula es identificada por la longitud de onda de la luz emitida.
Detección de la DNA: el bromuro de etidio compuesto, cuando es libre de cambiar su conformación en la solución, tiene fluorescencia muy pequeña. La fluorescencia del bromuro de etidio se realza grandemente cuando ata a la DNA, así que este compuesto es muy útil en la visualización de la localización de los fragmentos de la DNA en la electroforesis del gel de la agarosa. El bromuro de etidio puede ser tóxico - una alternativa más segura es el SYBR verde del tinte.
El microarray de la DNA
Inmunología: Un anticuerpo tiene un grupo químico fluorescente atado, y los sitios (e., en un espécimen microscópico) donde el anticuerpo ha limitado se pueden ver, e incluso cuantificar, por la fluorescencia.
FACS (célula Fluorescente-activada que clasifica )
La fluorescencia se ha utilizado para estudiar la estructura y las conformaciones de la DNA y de las proteínas con técnicas tales como transferencia de energía de resonancia de la fluorescencia, que las medidas se distancian en el nivel del angstrom. Esto es especialmente importante en los complejos de biomoléculas múltiples.
El Aequorin, Aequorea victoria del de las medusas, produce un resplandor azul en presencia de los iones de Ca²⁺ (por una reacción química). Se ha utilizado al flujo del calcio de la imagen en células en tiempo real. El éxito con la posterior investigación estimulada aequorin del A. victoria y llevado al descubrimiento de la proteína fluorescente (GFP) del verde, que se ha convertido en una herramienta extremadamente importante de la investigación. GFP y las proteínas relacionadas se utilizan como los reporteros para cualquier número de acontecimientos biológicos incluyendo las cosas tales como la localización subcelular. Los niveles de expresión de gene son medidos a veces ligando un gene para la producción de GFP a otro gene.

También, muchas moléculas biológicas tienen una fluorescencia intrínseca que se pueda utilizar a veces sin la necesidad de atar una etiqueta química. Esta fluorescencia intrínseca cambia a veces cuando la molécula está en un ambiente específico, así que la distribución o el atascamiento de la molécula puede ser medida. La bilirrubina, por ejemplo, es alto fluorescente cuando está encuadernada a un sitio específico en la albúmina de suero. Cubrir con cinc la protoporfirina, formada en desarrollar a glóbulos rojos en vez de la hemoglobina cuando el hierro es inasequible o el plomo está presente, tiene una fluorescencia brillante y puede ser utilizado para detectar estos problemas.

En fecha 2006, el número de usos de la fluorescencia está creciendo en las ciencias biológicas y relacionadas biomédicas. Los métodos de análisis en estos campos también están creciendo, no obstante con nomenclatura cada vez más desafortunada bajo la forma de siglas por ejemplo: El FLIM, FLI, TIRÓN, CALI, FLIE, TRASTE, FRAP, FCS, PFRAP, smFRET, FIONA, FRIPS, SHREK, CAMARÓN, TIRF. La mayor parte de estas técnicas confían en los microscopios de fluorescencia. Estos microscopios utilizan las fuentes de luz de intensidad alta, generalmente lámparas del mercurio o de xenón, LED, o lasers, para excitar fluorescencia en las muestras bajo observación. Los filtros ópticos entonces separan la luz de la excitación de fluorescencia emitida, para ser detectados por el ojo, o con la cámara u otros detectores ligeros (tubos de fotomultiplicador, espectrógrafos, etc) de a (CCD). Mucha investigación está en curso mejorar las capacidades de tales microscopios, las puntas de prueba fluorescentes usadas, y los usos que se aplican a. De nota particular están los microscopios confocales, que utilizan un agujero de alfiler para alcanzar el seccionamiento óptico - produciendo un cuantitativo, visión 3D de la muestra.

Gemology, mineralogía, geología y medecina legal

Las fibras de los minerales de las piedras preciosas y muchos otros materiales que se pueden encontrar en la medecina legal o con una relación al vario Collectibles pueden tener una fluorescencia distintiva o pueden ser fluorescentes diferentemente bajo ultravioleta de la onda corta, ultravioleta de onda larga, o radiografías

Muchos tipos de calcita y de ámbar serán fluorescentes bajo onda corta ULTRAVIOLETA. Los rubíes, las esmeraldas y el diamante de la esperanza exhiben fluorescencia roja bajo luz UV de la onda corta; los diamantes también emiten la luz bajo radiación del rayo X.

El petróleo crudo (petróleo ) es fluorescente en una gama de colores, del marrón embotado para los aceites pesados y los alquitranes a través al blanco amarillento y azulado brillante para los aceites y los condensados muy ligeros. Este fenómeno se utiliza en la perforación de la exploración petrolífera para identificar mismo pequeñas cantidades de aceite en muestra de los cortes y de base del taladro.

Líquidos orgánicos

Los líquidos orgánicos tales como mezclas del antraceno en el benceno o el tolueno, o el estilbeno en los mismos solventes son fluorescentes con el la irradiación ultravioleta del rayo gama de o. Los tiempos de decaimiento de esta fluorescencia están de la orden de nanosegundos puesto que la duración de la luz depende del curso de la vida de los estados emocionados del material fluorescente, en este caso antraceno o estilbeno.

Ver también

línea atómica uso de la Absorción-re-emisión de los filtros el fenómeno de la fluorescencia de filtrar la luz extremadamente con eficacia.
Luz negra
Pintura de Blacklight
Espectroscopia de la correlación de la fluorescencia
Fluorescencia en plantas: natural y modificado
Espectroscopia de la fluorescencia
Tarjeta de múltiples capas fluorescente
Disco de múltiples capas fluorescente
Lámpara fluorescente
Fluorómetro
ropa de la Alto-visibilidad
Fluorescencia inducida por láser
Lista de las fuentes de luz
Fosforescencia
Fluorescencia de la radiografía

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Zenithic

M.K.T. Trail

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