Luminiscence. Luminiscence = studené světlo Inkandescence = teplé světlo



Podobné dokumenty
TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Fluorescenční spektroskopie

ABSORPČNÍ A LUMINISCENČNÍ SPEKTROMETRIE V UV/Vis OBLASTI SPEKTRA

Molekulová absorpční spektrometrie (Spektrometrie ve viditelné a UV oblasti)

Fotochemie: Jak to vidíme my a jak to vidí opice

Spektrometrické metody. Luminiscenční spektroskopie

Barevné hry se světlem - co nám mohou říci o biomolekulách?

Atomová absorpční spektroskopie (AAS) spektroskopie (AAS) spektroskopie (AAS) r Wolaston pozoroval absorpční čáry ve slunečním spektru

Přístrojové vybavení pro detekci absorpce a fluorescence

Luminiscence. Luminiscence. Fluorescence. emise světla látkou, která je způsobená: světlem (fotoluminiscence) chemicky (chemiluminiscence)

1.7. Mechanické kmitání

Luminiscence. emise světla látkou, která je způsobená: světlem (fotoluminiscence) fluorescence, fosforescence. chemicky (chemiluminiscence)

I V LABORATOŘI. FRONČEK a a MARTIN KUBALA b. Experimentální část

Změny délky s teplotou

Struktura atomů a molekul

L A S E R. Krize klasické fyziky na přelomu 19. a 20. století, vznik kvantových představ o interakci optického záření s látkami.

3. STRUKTURA EKOSYSTÉMU

Základy fyzikálněchemických

FIA fluorescenční imunoanalýza (fluorescence immuno-assay) CIA chemiluminiscenční imunoanalýza

Osvětlovací modely v počítačové grafice

Jaká je nejmenší výška svislého rovinného zrcadla, aby se v něm stojící osoba vysoká 180 cm viděla celá? [90 cm]

Rozvoj vzdělávání žáků karvinských základních škol v oblasti cizích jazyků Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.07/

Jaderná energie. Obrázek atomů železa pomocí řádkovacího tunelového mikroskopu

Databáze Ramanových spekter pro identifikaci inkoustů na Českých bankovkách

Organismy. Látky. Bakterie drobné, okem neviditelné, některé jsou původci nemocí, většina z nich je však velmi užitečná a v přírodě potřebná

EFEKTNÍ CHEMICKÉ EXPERIMENTY

Barevné principy absorpce a fluorescence

Barevné principy absorpce a fluorescence

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ OHYB SVĚTLA

Demonstrační experiment pro výuku využívající Crookesův radiometr

Nanočástice ve fotovoltaice

ení s chemickými látkami. l rní optiky

VÝVOJ POVLAKŮ PRO STAVEBNÍ APLIKACE. ABSTRACT anglicky

Zasedání OR FCH 27. ledna 2016 zápis

L A B O R A T O R N Í C V I Č E N Í Z F Y Z I K Y

Fluorescence (luminiscence)

Moderní nástroje pro zobrazování biologicky významných molekul pro zajištění zdraví. René Kizek

Laserové technologie v praxi II. Úvodní přednáška. Bezpečnost práce s lasery. Hana Chmelíčková, SLO UP a FZÚ AVČR Olomouc, 2011

Metodický list: Spustit v aplikaci MS Office PowerPoint. Prezentaci je vhodné doplnit výkladem.

LUČBA SVĚTELNÁ. Středoškolská odborná činnost. Gymnázium Jakuba Škody Komenského 29, Přerov, Mgr. Luděk Míka

využívá svých schopností

2. 2 R A D I O A K T I V I T A

Laboratorní práce: Záření

ODŮVODNĚNÍ VEŘEJNÉ ZAKÁZKY DLE 156 ZÁKONA 137/2006 Sb., O VEŘEJNÝCH ZAKÁZKÁCH

Dokumentace projektu. Fotoluminiscence. Autorky: Kateřina Limburská, Tereza Fleková Vedoucí projektu: Zdeněk Polák

3. Abiotické formy znehodnocení dřeva

(1) (3) Dále platí [1]:

TECHNIKA ANISOTROPIE A ČASOVĚ ROZLIŠENÉ ANISOTROPIE VE VÝZKUMU KOLOIDNÍCH SYSTÉMŮ

a činitel stabilizace p u

7. Domy a byty Charakteristika domovního fondu

Hemolýza erytrocytů ultrazvukem. Optimalizace měřících postupů. Stručné seznámení s tématem a rozbor dosavadně provedených meření.

ph nápojů Zvyšování kvality výuky v přírodních a technických oblastech CZ.1.07/1.1.28/ (laboratorní práce) Označení: EU-Inovace-BFCh-Ch-07

Kapitoly z fyzikální chemie KFC/KFCH. VII. Spektroskopie a fotochemie

Přechodové děje při startování Plazmatronu

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Integrace monitorování životních funkcí do infuzních zařízení

Předmět: C H E M I E. 08-ŠVP-Chemie-1, 2, 3, 4 strana 1 (celkem 8)

Komutace a) komutace diod b) komutace tyristor Druhy polovodi ových m Usm ova dav

Statistika ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA DOPRAVNÍ. Jiří Volf, Adam Kratochvíl, Kateřina Žáková. Semestrální práce - 0 -

Novinky v oblasti emisních přístrojů BOSCH pro stanice měření emisí (SME) v ČR

Účinky záření na sbírkové materiály

Zlepšení kyslíkových poměrů ve vodním toku

Ėlektroakustika a televize. TV norma ... Petr Česák, studijní skupina 205

ZADÁVACÍ DOKUMENTACE

Vlastnosti vody a její vliv na provoz parních elektrických zvlhčovačů

1. POLOVODIČOVÁ DIODA 1N4148 JAKO USMĚRŇOVAČ

2 Ukazatele plodnosti

Provozní řád mateřské školy

Obsah. 1. Nastartujte svůj den Polévky a předkrmy Lehké svačiny a obědy Hlavní chod Přílohy Moučníky a dezerty 101

Difrakce na mřížce. Úkoly měření: Použité přístroje a pomůcky: Základní pojmy, teoretický úvod: Úloha č. 7

MMEE cv Stanovení množství obchodovatelného zboží mezi zákazníkem a dodavatelem

1.11 Vliv intenzity záření na výkon fotovoltaických článků

Vícebarevná průtoková cytometrie v klinice

Antény. Zpracoval: Ing. Jiří. Sehnal. 1.Napájecí vedení 2.Charakteristické vlastnosti antén a základní druhy antén

Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ mechanismy. Přednáška 8

ČÁST VII - K V A N T O V Á F Y Z I K A

Nabídkový katalog výukových videopořadů

OPTIKA Světelné jevy TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

2. Úroveň bydlení, náklady na bydlení a ceny nemovitostí v Olomouckém kraji

Oblastní stavební bytové družstvo, Jeronýmova 425/15, Děčín IV

Press kit Můžeme se zdravou stravou vyvarovat střevních zánětů?

STAŇTE SE PÁNEM SVĚTLA

Řešené příklady z OPTIKY II

FROTT s.r.o. Okružní pila na dřevo - typ HVP 60 A. 5. září 2014 frott@frott.cz

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Číslicová technika 3 učební texty (SPŠ Zlín) str.: - 1 -

5. Elektromagnetické vlny

Elektrická měření 4: 4/ Osciloskop (blokové schéma, činnost bloků, zobrazení průběhu na stínítku )

7. Měření fluorescence při excitaci kontinuálním světlem ( steady-state )

Biogeochemické cykly vybraných chemických prvků

Hubbard ISA TECHNICAL BULLETIN 47

Amatérská videokamera jako detektor infra erveného zá ení

Patří k jednoduchým způsobům tváření materiálů. Jde v podstatě o proces tváření. Podmínkou je ROZTAVENÍ a STLAČENÍ polymeru na potřebný tvářecí tlak

METODIKA DIAGNOSTIKY SCHOPNOSTÍ KLIENTA SE ZRAKOVÝM POSTIŽENÍM NAVRÁTIT SE NA TRH PRÁCE

Seznam některých pokusů, prováděných na přednáškách z předmětu Optika a atomistika

REGULACE EL. POHONŮ Stabilita a tlumení. Obr. 1. Schéma uzavřené regulační smyčky. Obr. 2. Ukazatele kvality regulace

7. Odraz a lom. 7.1 Rovinná rozhraní dielektrik - základní pojmy

Vodní režim rostlin. Příjem vody. Vedení vody. Výdej vody

Podrobný postup pro vygenerování a zaslání Žádosti o podporu a příloh OPR přes Portál farmáře

Fyzikální korespondenční seminář UK MFF V. S

Transkript:

5. Luminiscence

Luminiscence Odvozené od latinského lumen = světlo Poprvé bylo slovo luminiscence použito historikem vědy E. Wiedemannem v r. 1888 jako označení všech fenoménů, v nichž vyzařované světlo nesouvisí se vzrůstem teploty, jako protiklad k inkandescenci. Luminiscence = studené světlo Inkandescence = teplé světlo

Definice luminiscence (podle Vavilova) Luminiscence je záření tělesa (obvykle v UV-VIS-NIR) představující přebytek nad tepelným rovnovážným zářením tělesa, přičemž toto záření má konečnou dobu trvání, podstatně převyšující periodu světelných kmitů (~ 10-15 s). Z luminiscence se vylučují rovnovážné tepelné záření, rozptyly světla, stimulovaná emise, Čerenkovovo a přechodové záření. Zásadními charakteristikami jsou tedy dlouhá ale konečná doba trvání a to, že procesy excitace a emise jsou odděleny přechodovými ději a stavy.

(podle způsobu buzení) Rozdělení luminescencí 1) Fotoluminiscence buzená UV,VIS nebo NIR světlem 2) Rentgenoluminiscence buzená fotony RTG záření (luminiscenční stínítka, scintilátory, ) 3) Katodoluminiscence vyvolaná dopadajícími elektrony (obrazovky televizorů, stínítka el. mikroskopů) 4) Elektroluminiscence vzniká účinkem el. pole nebo průchodem el. proudu 5) Galvanoluminiscence elektrochemická reakce nebo el. proud 6) Radioluminiscence emise vybuzená částicemi α,β nebo zářením γ (scintilátory) 7) Mechanoluminiscence vybuzená vnějším mechanickým působením 8) Sonoluminiscence buzená ultrazvukem 9) Termoluminiscence vyvolaná dodáním tepelné energie (ohřevem), obvykle po předchozím vybuzením jiným způsobem 10) Krystaloluminiscence při růstu krystalů 11) Lyoluminiscence při rozpouštění krystalů 12) Kryoluminiscence působení nízkých teplot 13) Chemiluminiscence provází některé typy exotermních chemických reakcí, meziprodukty nebo konečné produkty vznikají v excitovaném stavu 14) Bioluminiscence svícení organismů, doprovází životní procesy

Fotoluminiscence - změna barvy světla http://www.novori.com/jewelry-education/fluorescence.jpg λ E http://woelen.scheikunde.net/science/chem/ex ps/fluorescence/fluorescence.jpg

Fotoluminiscence S 2 excitované stavy základní stav Zjednodušený Jablońského diagram S 1 absorpce S 0 k A hν A k R k N relaxace Stokesův posuv: Rozdíl mezi vlnovou délkou absorpce a emise. Stokesův zákon (ZZ energie): λ ex < λ em k E hν E v 2 v 1 v 0 v 3 v 2 v 1 v 0 emise v 3 v 2 v 1 v 0 Energie www.physiology.be Kašovo pravidlo: K emisi dochází vždy z nejnižší vibrační hladiny prvního excitovaného stavu (S 1 ). Důsledkem je Vavilovův zákon: Vlnová délka emise nezávisí na vlnové délce absorpce. Absorpce k A = 10 13-10 15 s -1 Relaxace k R = 10 12-10 10 s -1 Emise k R = 10 10-10 7 s -1 Nezářivé přechody k N = 10 12-10 0 s -1

Jablońského diagram (rozdělení fotoluminiscencí) S 2 vnitřní konverze a vibrační relaxace k R > 10 12 s -1 Intersystémová konverze k IS 10 4-10 12 s -1 vnitřní konverze a vibrační relaxace k R > 10 12 s -1 T 2 absorpce k A ~ 10 15 s -1 S nezářivá fluorescence 1 k F 10 7-10 10 s -1 T 1 absorpce k A ~ 10 15 s -1 relaxace k N 10 7-10 12 s -1 nezářivá intersystémová relaxace k NIS 10-2 -10 5 s -1 fosforescence k P 10-2 -10 5 s -1 S 0

Zpožděná fluorescence (delayed f.) 1) Typ E (podle eosin) Teplotní aktivace přechodu T 1 S 1 s následnou emisí S 1 S 0. Spektrum je shodné se spektrem fluorescence Monomolekulární proces nezávisí na koncentraci Doba života τ DF = τ P Intenzita I DF /I P ~ exp (-E a /k B T) tj. poměr I DF /I P řízen teplotou 2) Typ P (podle pyren) Při srážce 2 molekul v T 1 dojde k jejich přechodu do S 1 s následnou emisí S 1 S 0. Spektrum je shodné se spektrem fluorescence. Bimolekulární komplex závisí na koncentraci a viskozitě. Doba života τ DF = ½ τ P 3) V pevných látkách také DF díky rekombinačním mechanismům

(Pre)Historické okénko 1565 - N. Monardes - Modravé světélkování výluhu dřeva Lignum Nephriticum (první zaznamenané pozorování fluorescence) 1602 - V. Cascariolo - Emise světla z boloňského kamene (první zaznamenané pozorování fosforescence), nalezený kámen (BaSO 4 ) se po vypálení v uhlí redukoval na BaS, který fosforeskuje φωζ = světlo (genitiv φοτοζ), φορειν = rodit později v r. 1677 Brandt izoloval prvek, který nazval fosfor, neboť při jeho hoření vznikají páry, které ve tmě světélkují 1640 - Licetus - zkoumání boloňského kamene, první definice netermálního světla 1664 - Boyle - studium Lignum Nephriticum, zjištění, že po opakovaných výluzích dřevo ztrácí schopnost světélkovat, dále zjištění, že po přidání kyseliny se modré světlo ztrácí, po přidání zásady se opět objevuje - první použití fluorescence jako indikátoru ph!

1833 - D. Brewster - pozorování, že pokud pozorujeme zboku, jak paprsek bílého světla prochází alkoholovým roztokem listu (chlorofyl), jeví se jako červený, poukázal na podobnost s modrým světlem, které vychází z fluoritu (CaF 2, angl. fluorspar, něm. fluorspath), světlo mají na svědomí příměsi Eu 2+ (modrá), Eu 3+ (červená), Y nebo Dy (žlutá) 1842 - E. Becquerel - pozorování emise viditelného světla z CaS naneseného na papír, když byl vystaven slunečnímu záření za fialovou částí spektra, objev, že vlnová délka emitovaného světla je delší, než vlnová délka absorbovaného světla 1845 - Herschel - emise světla z roztoku síranu chininu - epipolic dispersion (povrchová disperze) 1852 - Stokes - emise světla síranu chininu po excitaci UV světlem (refrangibility of light - lámavost světla) It was certainly a curious sight to see the tube instantaneously light up when plunged into the invisible rays; it was literally darkness visible. 1853 - Stokes - zavedení pojmu fluorescence 1858 - E. Becquerel - první fosforoskop

1867 - F. Göppelsroder - první fluorometrická analýza (stanovení Al 3+ pomocí fluorescence) 1871 - A. von Baeyer - syntéza fluoresceinu 1887 - K. Noack - publikoval seznam 660 látek seřazených podle barvy jejich fluorescence 1897 - R. Meyer - zavedl pojem fluorofor, označující látky vykazující fluorescenci, jako analog k dříve zavedenému pojmu chromofor (1876, Witt) označující látky, které jsou barevné

Základní charakteristiky luminiscence 1) Intenzita emise (závislost na vlnové délce absorpce i emise - spektrum, kvantový výtěžek) 2) Kinetika depopulace excitovaného stavu 3) Polarizace emitovaných fotonů 4) Změny intenzity v čase Důležité je, zda-li měřená veličina závisí či nezávisí na koncentraci fluoroforu Výhodou je, že měření luminescence je neinvazivní a nedestruktivní (čili je možné měřit in vivo). Většinou je možné dosáhnout situace, kdy emituje jen 1 chromofor a pokud víme, kde se nachází, můžeme přesně lokalizovat, kde se odehrávají pozorované změny.

Veličiny charakterizující fluorescenci Intenzita závisí na koncentraci fluoroforu problém při porovnávání 2 vzorků Hledáme veličinu, která bude charakterizovat stav a ne počet molekul Tvar spektra I = I (λ ex, λ em ) Kvantový výtěžek QY = N N E A = k E k Doba života excitovaného stavu 1 τ = k E + k N + E k N S 2 S 1 absorpce S 0 k A hν A k R k N relaxace k E hν E v 2 v 1 v 0 v 3 v 2 v 1 v 0 emise v 3 v 2 v 1 v 0 Energie Měřením doby života můžeme získat informaci o nezářivých procesech Příklad 5.1: Fluorofor má ve vodném roztoku kvantový výtěžek QY = 0,030 a střední dobu života τ = 0,749 ns. V metanolu se kvantový výtěžek zvýší na 0,079 a střední doba života prodlouží na τ = 1,918 ns. Je tato změna výsledkem ovlivnění zářivých či nezářivých procesů?

Shrnutí Fenomén luminiscence rozdělení luminiscencí Jablońského diagram fluorescence, zpožděná fluorescence, fosforescence Kašovo pravidlo, Stokesův posuv Základní charakteristiky intenzita (spektra, kvantový výtěžek), doba života, polarizace, změny intenzity v čase - závislost na koncentraci