什么是荧光光谱?
荧光光谱法根据分子的荧光特性分析分子的荧光。
荧光是由光子激发分子,使其达到电子激发态后为回到基态而产生的发光。它是由单重态基态的光子吸收提升到单重态激发态而产生的。当被激发的分子返回基态时,会发射一个比被吸收光子能量更低的光子,对应于更长的波长。
荧光光谱学使用一束光来激发某些化合物分子中的电子,并使它们发光。光通过单色仪进入检测器被检测,用于测量和识别分子或分子的变化。
荧光稳态光谱和寿命测试简介
荧光从广义上来说是指一种发光现象,分子发出的光。有几种类型的发光。
1. 光致发光:是光能或光子激发光子的发射。
2. 化学发光:定义为化学能激发光子的发光,这包括生物发光,如在萤火虫和许多海洋生物中看到的。
3. 电致发光:是当电能或强电场刺激光子的发射,例如在一些照明应用中。
具体来说,荧光是一种光致发光,光使电子处于激发态。激发态通过振动向环境迅速损失热能,然后从最低的单线态激发态发射出光子。这个光子发射过程与其他非辐射过程竞争,包括能量传递和热损失。
当使用“荧光”一词时,同样的测量方法通常适用于上述发光类别中的任何一种。
什么是荧光光谱技术?
图1: 荧光激发光谱(蓝色)和发射光谱(紫色)是彼此的镜像
稳态荧光光谱是当分子被恒定光源激发时发出荧光,而发出的光子或强度被检测到是波长的函数。荧光发射光谱是当激发波长固定,扫描发射波长,得到强度与发射波长的关系图。
荧光激发光谱是当发射波长固定时,通过改变激发单色仪波长,扫描不同波长下强度。通过这种方式,光谱提供了关于样品和吸收波长的信息,从而选择在好的单个发射波长处检测发射。它类似于吸收光谱,但在检测限度和分子特异性方面是一种更加敏感的技术。激发光谱是特定于单个发射波长/物种的,相对于测量溶液或样品中所有吸收物种的吸收光谱。给定荧光团的发射光谱和激发光谱是互为镜像的。通常,和激发光谱或吸收光谱相比,发射光谱出现在更高的波长(更低的能量)
这两种光谱类型(发射和激发)用来观察样品是如何变化的。光谱强度和峰值波长可能随温度、浓度或与周围分子的相互作用等变量而变化。这包括淬灭分子和涉及能量转移的分子或材料。一些荧光团对溶剂环境性质敏感,如pH,极性,和某些离子浓度等。
什么类型的分子或材料表现出荧光?
图 2: 一些常见荧光团在紫外和可见光谱上的荧光发射光谱
荧光分子和材料有各种形状和大小。有些本质上发荧光,如叶绿素和氨基酸残基色氨酸(Trp),苯丙氨酸(Phe)和酪氨酸(Tyr)。其他的则是作为稳定的有机染料或标签而合成的分子,可以添加到其他非荧光系统中。通常,有机荧光分子具有芳香环和π共轭电子等结构特征。根据它们的大小和结构不同,有机染料发光波段可以从紫外一直到近红外波段。