Fluoreszcencia

A fluoreszcencia van fénykibocsátás okozta gerjesztés az elektronok egy molekulából (vagy atom), általában abszorpciós egy foton közvetlenül követi egy spontán emisszió . A fluoreszcencia és a foszforeszcencia a lumineszcencia két különböző formája, amelyek elsősorban a gerjesztés utáni emisszió időtartamától különböznek: a fluoreszcencia nagyon gyorsan megszűnik, míg a foszforeszcencia tovább tart. A fluoreszcencia felhasználható többek között egy anyag jellemzésére .

A fluoreszcencia és a foszforeszcencia közötti különbségek

A fluoreszkáló molekula ( fluorofor vagy fluorokróm ) tulajdonsága, hogy elnyeli a fényenergiát (gerjesztő fény), és gyorsan helyreállítja azt fluoreszkáló fény (emissziós fény) formájában. Miután a foton energiája elnyelődött, a molekula általában elektronikusan gerjesztett állapotban van, gyakran szingulett állapotban - jegyezte meg S 1 . Az alapállapotba való visszatérés (szintén szingulett és az S 0 megjegyzés ) különféle módon történhet: akár fluoreszcenciával, akár foszforeszcenciával.

A fluoreszcenciát a foton emissziója jellemzi nagyon gyorsan. Ezt a sebességet azzal magyarázzák, hogy az emisszió betartja a kvantummechanika fotonemissziójának egyik kiválasztási szabályát, amely ΔS = 0, ami azt jelenti, hogy a molekula szingulett állapotban marad.

Foszforeszcencia jellemzi átmenet egy állami S = 0, hogy egy állam S = 1 (triplett állapot jegyezni T 1 ), amely nem megengedett a quantum modell, de amely lehetővé tette a kapcsolási spin-pálya . Az átmenet azonban lassabban megy végbe. Ezután következik a fotonemisszió, hogy visszatérjen az alapállapotba.

Tábornok

A gerjesztett molekula által a fluoreszcencia során újra kibocsátott fény lehet azonos hullámhosszú (rezonancia fluoreszcencia) vagy hosszabb hullámhosszú, vagy néha még rövidebb is (kétfoton abszorpció). Különösen folyékony közegben az a tény, hogy a gerjesztés utáni emissziós hullámhossz nagyobb, annak köszönhető, hogy a molekula a gerjesztett állapot legalacsonyabb rezgésszintjéről tér vissza alapállapotba (Kasha-szabály). Ezt a különbséget Stokes-elmozdulásnak nevezzük .

Az emissziós spektrumnak a hullámhosszakra történő, a Stokes-váltás által leírt eltolódása nagyban megkönnyíti a fluoreszcencia fény, a fluorofor által leadott specifikus jel elválasztását és detektálását.

Nagy a választék a fluorokrómok közül, amelyek mindegyike gerjesztési és emissziós spektrumával jellemezhető .

A fluoreszcencia elvét alkalmazzák többek között a konfokális mikroszkópok pásztázó lézerében , a fluoreszcens mikroszkópokban és a spektrofluorométerekben .

A fluoreszcencia jelensége nem korlátozódik a látható spektrum emissziójára, hanem az elektromágneses spektrum teljes tartományára vonatkozik, különös tekintettel a röntgensugárzásra ( X fluoreszcencia ).

Történelem

Az ásványi anyagok, amelyek fluoreszkálhatnak

Ádámfi , albit , allofán , alunit , amblygonite , analcimet , andaluzit , anglesit , anhidrit , ankerit , antofillit , aragonit , autunit , Benitoite , berlinite , kalcit , celestite , cerusite , chamosit , charlesite , Charoite , colemanitban , korund , krisztoballit , kriolit , danburite , datolite , diaszpor , diopside , kianit , dolomit , epidot , eritrit , fluorit , fluorapatit , gipsz , halite , haüyne , hemimorphite , heulandit , jadeite , laumontit , lussatite , manganaxinite , magnezio-axinitcsoport , magnezit , melanophlogite , mellitus , mikroklin nátrolit , okénite , oligoklász , opál , pectolite , periklász , flogopit , phosgenite , prehnit , kvarc , mangánkova , scheelite , skolecit , smithsonit , szodalit , sphalerite , spinell , Spodumene , stroncianit , thenardite , topáz , torbernit , tremolit , tridimit , uvarovite , variscite , wollastonit , wulfenit , zoisit .

Az élővilágban

A fluoreszcencia számos esete megfigyelhető a természetben, ezek általában UV fény alatt láthatók . Ilyen esetek ismertek többek között gombák, gyümölcsök, például banán , kinint tartalmazó növények , például Cinchona officinalis , ízeltlábúak , például skorpiók , emlősök , például Didelphidae esetében . Nemrég dél-amerikai kutatóknak köszönhetően egy kétéltűnél fluoreszcencia jelenséget figyeltek meg . Egy halványzöld színű kis levelibéka, a hátán néhány apró pöttyös, amely neonzölden világít ultraibolya fény alatt.

A fluorofórok jellemzői

A fluorofórok különböző jellemzői:

Napi alkalmazások

Különböző alkalmazások

Mivel a fluoreszcencia általában látható fény kibocsátását eredményezi egy láthatatlan energiaforrásból ( ultraibolya ), a fluoreszkáló tárgyak világosabbnak tűnnek, mint az azonos árnyalatú tárgyak, de nem fluoreszkálóak. Ezt a tulajdonságot jól látható ruhák és narancssárga ütközésgátló festékek használják, amelyeket például a repülőgép bizonyos részeire festenek , de egyszerű esztétikai célokra is (ruházat stb.).

Fluoreszcenciát a fekete fény esetében is alkalmaznak, amely főleg ultraibolya-sugarakból áll, és amelyek sötétben kibocsátva fehéreket és fluoreszkáló tárgyakat hoznak létre, hogy különleges légkört teremtsenek.

A fluoreszcenciát röntgensugaraknál is használják  :

A fluoreszcenciát más orvosi képalkotó technikákban is alkalmazzák, például diffúz optikai tomográfiában, ahol képesek helyreállítani a biológiai szövetekben jelen lévő fluoridokat.

A papírra lerakott kiemelők és a fénynek ellenálló, látható fluoreszkáló festék anélkül, hogy eltakarná magát a szöveget.

A higany vagy az ólom szelektív fluorionoforokkal történő kimutatásának technikája szintén a fluoreszcencia alkalmazása.

Fluoreszkáló cső

A fluoreszcens cső (hivatalos neve: fluoreszcens cső ) egy másik jól ismert alkalmazás. Ezeket a csöveket elsősorban ipari és néha háztartási világításra használják (tévedésből "neonoknak" hívják: mert a neongáz vörös fényt bocsát ki). Gázokat tartalmaznak, leggyakrabban alacsony nyomású higanygőzöket vagy argont, amelyek ionizálva láthatatlan ultraibolya fényt bocsátanak ki . A belső falat fluoreszcens porok keveréke borítja, amely ezt a fényt a látható tartományban, a fehér felé közelítve alakítja át. Ezek a csövek sokkal jobb elektromos teljesítményt nyújtanak, mint egy izzólámpa , vagyis több lumenet bocsátanak ki egy elfogyasztott wattonként, és ezért sokkal kevesebbet melegítenek. Ma a forma megváltozhat, és az őket vezérlő elektronika még jobb teljesítményt tesz lehetővé. Így megtalálhatók az úgynevezett energiatakarékos lámpák, amelyek előnyösen helyettesítik az izzólámpákat (azonban újrahasznosításuk élettartamuk végén összetett és költséges).

használat

A klorofill van , mint minden pigment fluoreszcens. A fluoreszcencia-klorofill a , által kibocsátott egy növény vagy egy fotoszintetikus organizmus általában egy erőteljes eszköz mérésére fényelnyelési és működését a fotoszintézis.

Egyes biológiai vizsgálatok , például a Luminotox , fotoszintetikus fluoreszcenciát használnak a fotoszintetikus organizmusra gyakorolt ​​toxicitás közvetett mércéjeként . A klorofill a fluoreszcenciájának csökkenése a fotoszintézis csökkenésének, tehát a szennyező anyag szervezetre gyakorolt ​​hatásának jele .

Megjegyzések és hivatkozások

Megjegyzések

  1. Úgy gondolta, hogy a bölcs (vagy bárium-szulfát: BaSO 4 ) hevítésével találta meg a bölcsek köve előállításának titkát, amelynek ásványát mintákat fedezte fel a Paderno-hegy lábánál, Bologna közelében. Ő Kő Bologna nagy sikere volt egész Európában.
  2. Edmond Becquerel be fogja bizonyítani, hogy a Stokes által 1852-ben megfigyelt jelenség rövid ideig tartó foszforeszcencia volt.

Hivatkozások

  1. "  A lumineszcencia története  " , www.fluomin.org (elérhető : 2021. február 5. )
  2. Bernard Valeur és Mário N. Berberan-Santos, „  A fotolumineszcencia rejtélye  ”, Pour la science , n o  40,2011. december( online olvasás )
  3. Kevéssé ismert epizód, de néha hivatkozott tankönyvek történetével foglalkozó kémia vagy a fizika: például a Cours de testalkat de l'École Polytechnique által Jules Jamin , t.  3. kiadás, 3. o.  220 , Párizs (számos kiadás és újrakiadás).
  4. Séverine Martrenchard-Barra, „  Luminescence: 2. Fluorescence et phosphorescence  ” , on Encyclopædia universalis (hozzáférés : 2015. március 13. ) .
  5. Jean Louis Basdevant, "Bevezetés" , a nukleáris energiában , École politechnika ,2002( ISBN  9782730209014 , online olvasás ) , 14. lábjegyzet, p.  18..
  6. Bernard-érték, fény és lumineszcencia: Ezek a fényes jelenségek, amelyek körülvesznek bennünket , Belin, coll.  "A tudományért",2005, 207  o. ( ISBN  978-2-7011-3603-5 ) , fejezet.  6 ("Fluoreszcencia és foszforeszcencia. A Lignum Nephriticum főzetétől a fluoreszcens csőig"), p.  130.
  7. (a) GG Stokes, "  A változás refrangibility fény  " , Philosophical Transactions, a Royal Society , n o  142,1 st január 1852( online olvasás ).
  8. Bernard Valeur, fej.  I „Bevezetés a fluoreszcenciába” , a Meghívás a molekuláris fluoreszcenciára című cikkben , De Boeck magasabb,2004( online olvasható ) , p.  4.
  9. Lásd még: „  Fluorescent  ” , CNRTL (hozzáférés : 2015. március 13. ) .
  10. Gerald H. Jacobs és Gary A. Williams, „  Kúpos pigmentek egy észak-amerikai erszényes állatban, az opossum ( Didelphis virginiana )  ”, J. Comp. Physiol. Egy Neuroethol. A neurális viselkedés jelentése. Physiol. , vol.  196, N o  5,2010. május, P.  379–384 ( online olvasás )
  11. AFP-vel: "  Egy fluoreszcens béka felfedezett Argentínában [videó]  ", Le Monde .fr ,2017. március 17( online olvasás )
  12. (en) Simone Moser és mtsai. , „A  banán fluoreszcens klorofill-katabolitjai világítanak a sejthalál kék glóriáján  ” , PNAS , vol.  106,2009. július( online olvasás )

Függelékek

Kapcsolódó cikkek

Külső linkek

Bibliográfia