Флуоресценция

Флуоресценция Флуоресценция и её механизмы Флуоресценция — это излучение света веществом, поглотившим свет или другое электромагнитное излучение.   Флуоресцентные материалы перестают […]

Флуоресценция

  • Флуоресценция и её механизмы

    • Флуоресценция — это излучение света веществом, поглотившим свет или другое электромагнитное излучение.  
    • Флуоресцентные материалы перестают светиться почти сразу после отключения источника излучения, в отличие от фосфоресценции.  
    • Флуоресценция возникает при поглощении фотона орбитальным электроном, который затем возвращается на прежний энергетический уровень, испуская фотон другой частоты.  
  • Практическое применение флуоресценции

    • Флуоресценция используется в минералогии, геммологии, медицине, химических сенсорах, флуоресцентной маркировке, красителях, биологических детекторах и других областях.  
    • Наиболее распространенное применение — в люминесцентных лампах и светодиодных светильниках.  
  • История изучения флуоресценции

    • Флуоресценция наблюдалась задолго до её названия и понимания.  
    • Ранние наблюдения были известны ацтекам и описаны в 1560 году Бернардино де Саагуном и Николасом Монардесом.  
    • В 1819 году Э.Д. Кларк и в 1822 году Рене Жюст Оу описали разновидности флюоритов.  
    • В 1833 году сэр Дэвид Брюстер описал аналогичный эффект в хлорофилле.  
    • В 1842 году Беккерель заметил, что сульфид кальция излучает свет после воздействия солнечного ультрафиолета.  
    • В 1852 году Джордж Габриэль Стоукс описал способность плавикового шпата и других веществ превращать невидимый свет в видимый.  
  • Современные достижения и различия

    • В 1950-х годах были проведены различия между тремя механизмами генерации света.  
    • Флуоресценция (синглетное излучение) распространена в лазерных средах.  
    • Фосфоресценция (триплетная фосфоресценция) имеет более длительное время затухания.  
    • Стойкая фосфоресценция (стойкое свечение) имеет время затухания от одной секунды до многих часов.  
  • Физические принципы флуоресценции

    • Флуоресценция возникает при переходе возбужденной молекулы в основное состояние путем испускания фотона.  
    • Фотоны флуоресценции имеют меньшую энергию по сравнению с фотонами, используемыми для возбуждения.  
    • Квантовый выход флуоресценции определяет эффективность процесса.  
    • Соединения с квантовым выходом 0,10 считаются достаточно флуоресцентными.  
  • Влияние скорости на флуоресценцию

    • Изменение скорости влияет на время жизни возбужденного состояния и квантовый выход флуоресценции.  
    • Квантовый выход флуоресценции измеряется по сравнению со стандартным раствором.  
  • Стандартные растворы для флуоресценции

    • Хинин в 0,1 М растворе хлорной кислоты (Φ = 0,60) не зависит от температуры до 45 °C.  
    • Хинин сульфат хинина в растворе серной кислоты больше не используется как стандартный раствор из-за зависимости от температуры.  
  • Время жизни флуоресценции

    • Время жизни флуоресценции — это среднее время, в течение которого молекула остается в возбужденном состоянии перед испусканием фотона.  
    • Флуоресценция обычно протекает по кинетике первого порядка.  
    • Различные радиационные и нерадиационные процессы могут привести к потере возбужденного состояния.  
  • Диаграмма Яблонского

    • Диаграмма Яблонского описывает механизмы релаксации молекул в возбужденном состоянии.  
    • Анизотропия флуоресценции зависит от момента перехода флуорофора.  
  • Флуоресценция в природе

    • Флуоресценция широко распространена в природе и имеет множество применений.  
    • Некоторые глубоководные животные, такие как зеленоглазые, обладают флуоресцентными структурами.  
  • Флуоресценция и биолюминесценция

    • Флуоресценция отличается от биолюминесценции тем, что это поглощение и повторное излучение света из окружающей среды.  
    • Биолюминесценция — это естественное образование света в результате химических реакций внутри организма.  
  • Фосфоресценция

    • Фосфоресценция похожа на флуоресценцию, но электрон сохраняет стабильность, излучая свет, который продолжает светиться в темноте.  
  • Механизмы флуоресценции

    • Флуоресцентные хроматофоры содержат пигменты, активируемые ионами K+, и иннервируются нервной системой.  
    • Флуоресцентные клетки эпидермиса рыб реагируют на гормональные стимулы и могут менять цвет в течение дня.  
  • Филогенетика флуоресценции

    • Флуоресценция широко распространена по всему древу жизни и наиболее изучена у книдарий и рыб.  
  • Флуоресценция у различных таксонов

    • Флуоресценция развита у угрей, бычков, рыб-триггеров и других таксонов.  
    • Флуоресценция генотипически и фенотипически изменчива.  
    • Виды с камуфляжем демонстрируют наибольшее разнообразие флуоресценции.  
  • Происхождение и функции флуоресцентных белков

    • Флуоресцентные белки возникли как доноры электронов, активируемые светом.  
    • Функции флуоресцентных белков развились вторично.  
    • Флуоресценция может выполнять функции в передаче сигналов, спаривании, маскировке и защите.  
  • Флуоресценция в водной среде

    • Вода поглощает свет с длинными длинами волн, что влияет на восприятие цветов.  
    • Флуоресценция зависит от наличия внешних источников света.  
    • В фототической зоне флуоресценция служит для коммуникации и маскировки.  
  • Флуоресценция у рыб

    • Мелководные рыбы используют флуоресценцию для коммуникации.  
    • Желтые внутриглазные фильтры позволяют визуализировать флуоресценцию.  
    • Флуоресценция используется для улучшения зрения и внутривидовой сигнализации.  
  • Флуоресценция у акул и кораллов

    • Акулы используют флуоресценцию для маскировки и коммуникации.  
    • Флуоресцентные белки в кораллах способствуют фотосинтезу и антиоксидантным свойствам.  
  • Флуоресценция у головоногих моллюсков и медуз

    • Кальмары и медузы используют флуоресценцию для маскировки и стайной сигнализации.  
    • Медуза Aequorea victoria используется в генетических исследованиях.  
  • Флуоресценция у креветок-богомолов и сифонофор

    • Креветки-богомолы используют флуоресценцию для демонстрации угрозы и брачных ритуалов.  
    • Сифонофоры используют флуоресценцию для привлечения добычи.  
  • Флуоресценция у земноводных

    • Флуоресценция распространена среди земноводных, но степень проявления варьирует.  
  • Флуоресценция у лягушек

    • Древесная лягушка в горошек (Hypsiboas punctatus) была первой флуоресцирующей амфибией, обнаруженной в 2017 году.  
    • Флуоресценция связана с новым соединением Гилоин-L1, дающим сине-зеленое свечение.  
    • Флуоресценция может использоваться для коммуникации и может быть распространена среди лягушек.  
  • Флуоресценция у других амфибий

    • В 2019 году у двух лягушек из Бразилии были обнаружены флуоресцирующие скелеты.  
    • Флуоресценция не связана с апосематической окраской или выбором партнера.  
    • В 2020 году флуоресценция была подтверждена у головастиков, саламандр и цецилий.  
  • Флуоресценция у бабочек

    • Бабочки-ласточкины хвосты обладают сложной системой излучения флуоресцентного света.  
    • Флуоресценция усиливается при поглощении небесно-голубого света.  
  • Флуоресценция у попугаев

    • Попугаи имеют флуоресцентное оперение, используемое для подачи сигналов о спаривании.  
    • Флуоресценция может быть показателем высокого индивидуального качества.  
  • Флуоресценция у пауков

    • Пауки флуоресцируют под воздействием ультрафиолетового излучения.  
    • Флуоресценция эволюционно лабильна и может иметь экологическое значение.  
  • Флуоресценция у утконоса

    • В 2020 году сообщалось о флуоресценции нескольких особей утконоса.  
  • Флуоресценция у растений

    • Многие растения флуоресцируют из-за присутствия хлорофилла.  
    • Флуоресценция используется для измерения эффективности фотосинтеза.  
  • Флуоресценция в минералах

    • Драгоценные камни и минералы могут флуоресцировать под воздействием различных видов излучения.  
    • Флуоресценция вызывается активаторами, такими как марганец, уран, хром и европий.  
  • Флуоресценция в органических жидкостях

    • Органические растворы, такие как антрацен и стильбен, флуоресцируют при облучении ультрафиолетовыми или гамма-лучами.  
  • Флуоресценция в атмосфере

    • Флуоресценция наблюдается в атмосфере при интенсивной электронной бомбардировке.  
  • Флуоресцентные материалы в повседневной жизни

    • Витамин В2, тонизирующая вода и чернила-хайлайтеры флуоресцируют.  
    • Банкноты, почтовые марки и кредитные карты часто имеют флуоресцентные защитные элементы.  
  • Новые технологии

    • В 2020 году созданы самые яркие флуоресцентные твердые оптические материалы.  
    • Эти материалы могут найти применение в сборе солнечной энергии, биовизуализации и лазерах.  
  • Освещение

    • Обычная люминесцентная лампа работает на основе флуоресценции.  
  • Люминесцентное освещение

    • Электрический разряд в трубке заставляет атомы ртути излучать ультрафиолетовый свет.  
    • Люминофор поглощает ультрафиолетовый свет и повторно излучает видимый свет.  
    • Люминесцентное освещение более энергоэффективно, чем лампы накаливания.  
    • Неравномерный спектр традиционных люминесцентных ламп может искажать цвета.  
  • Современные люминесцентные лампы

    • Современные трехцветные люминофорные системы улучшают цветопередачу.  
    • Люминесцентные лампы впервые появились на Всемирной выставке в Нью-Йорке в 1939 году.  
    • Усовершенствования включают улучшение качества люминофоров и увеличение срока службы.  
  • Светодиодные лампы

    • Белые светодиоды стали доступны в середине 1990-х годов.  
    • Синий свет, излучаемый полупроводником, проходит через люминофор, создавая белый свет.  
  • Флуоресцентные материалы

    • Флуоресцентные материалы используются в светящихся палочках для поглощения света.  
  • Аналитическая химия

    • Флуорометры используются для измерения концентрации флуоресцентных молекул.  
    • Флуоресценция на нескольких длинах волн может быть обнаружена матричным детектором.  
  • Спектроскопия

    • Для флуоресцентного анализа используется источник света с различными длинами волн.  
    • Флуоресцентное излучение пропускается через эмиссионный монохроматор для разделения длин волн.  
  • Лазеры

    • Лазеры используют флуоресценцию определенных материалов для создания лазерного луча.  
  • Биохимия и медицина

    • Флуоресценция используется для отслеживания биологических молекул.  
    • Флуоресцентная микроскопия применяется для визуализации тканей и клеток.  
    • Иммунология использует флуоресцентные антитела для обнаружения антигенов.  
    • FRET и FLIM используются для изучения белковых взаимодействий и биомолекулярных взаимодействий.  
    • Биотехнология изучает флуоресцентные биосенсоры глюкозы.  
    • Автоматическое секвенирование ДНК использует флуоресцентные метки для идентификации оснований.  
    • FACS используется для сортировки клеток.  
    • Обнаружение ДНК с помощью бромида этидия.  
    • FIGS и внутрисосудистая флуоресценция используются в медицинской визуализации.  
    • SAFI используется в электрокинетике и микрофлюидике.  
    • Флуоресцентные анализы выявляют токсичные химические вещества.  
    • Обнаружение костных краев с помощью флуоресцентных ламп.  
    • Судебная экспертиза использует флуоресцентные соединения для визуализации отпечатков пальцев и крови.  
    • Неразрушающий контроль использует флуоресцентный пенетрантный контроль и отслеживание красителей.  
  • Флуоресцентные цвета в вывесках и дорожных знаках

    • Флуоресцентные цвета узнаваемы на больших расстояниях  
    • Флуоресцентный оранжевый особенно заметен  
    • Используется в знаках безопасности и этикетках  
  • Оптические отбеливатели

    • Флуоресцентные соединения улучшают внешний вид ткани и бумаги  
    • Белая поверхность, обработанная оптическим отбеливателем, кажется ярче  
    • Синий свет компенсирует уменьшение синевы материала  
    • Используются в стиральных порошках, бумаге, косметике, одежде и других продуктах  
  • Линейные фильтры atomic line

    • Используют явление флуоресценции для эффективной фильтрации света  
  • Черный свет

    • Черная светлая краска  
    • Волоконная фотометрия  
    • Метка, активирующая флуоресценцию  
    • Корреляционная спектроскопия флуоресценции  
    • Хирургия с использованием флуоресцентного изображения  
    • Флуоресценция в растениях  
    • Флуоресцентная спектроскопия  
    • Люминесцентная лампа  
    • Флуоресцентный многослойный диск  
    • Флюорометр  
    • Одежда, обеспечивающая высокую видимость  
    • Встроенный флюорометр  
    • Индуцированная лазером флуоресценция  
    • Список источников света  
    • Искусство микробиологии с использованием флуоресцентных бактерий  
    • Эффект Мессбауэра, резонансная флуоресценция гамма-лучей  
    • Органические светодиоды могут быть флуоресцентными  
    • Фосфоресценция  
    • Люминофорная термометрия  
    • Двухфотонное поглощение  
    • Вибронная спектроскопия  
    • Рентгеновская флуоресценция  
  • Рекомендации и внешние ссылки

    • Fluorophores.org, база данных флуоресцентных красителей  
    • FSU.edu, Основные понятия в области флуоресценции  
    • Лекция Дэвида Джеймсона «Наноистория флуоресценции»  
    • Спектры возбуждения и испускания различных флуоресцентных красителей  
    • База данных флуоресцентных минералов с изображениями, активаторами и спектрами (fluomin.org)  
    • «Ночное погружение с использованием биофлуоресцентных лучей»  
    • Штеффен О. Бейер. «FluoPedia.org: Публикации»  
    • Штеффен О. Бейер. «FluoMedia.org: Наука»  

Полный текст статьи:

Флуоресценция

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх