Флуоресценция – это что такое?

Виды люминесценции

Чтобы понять, чем флуоресценция отличается от других видов свечения, необходимо рассмотреть виды люминесценции.
Выделяют следующие виды:
хемилюминесценция – способность химических веществ к излучению света в ходе химических взаимодействий;
биолюминесценция проявляется в способности к свечению у живых организмов (светлячки, планктон, некоторые разновидности рыб, грибов и др.);
биолюминесценция море
электролюминесценция – явление свечения, обусловленное пропусканием электрического тока;
термолюминесценция проявляется в ходе нагревания вещества;
радиолюминесценция – свечение, вызванное ионизирующим излучением;
фотолюминесценция.
Последний вид разделяется на два типа: фосфоресценцию и флуоресценцию. В обоих случаях свечение обусловлено воздействием источника света. Отличие в том, что фосфоресценция начинается не сразу, но длится дольше, даже после прекращения светового воздействия. При флуоресценции этот процесс наблюдается только во время воздействия.

История открытия

Названием явление флуоресценции обязано минералу флюориту, у которого оно впервые наблюдалось.
В 1833 году шотландский ученый Дэвид Брюстер обнаружил необычное явление. При попадании на зеленый раствор хлорофилла лучей белого цвета хлорофилл приобрел красный оттенок. Так впервые была обнаружена флуоресценция данного пигмента.
В 1845 году английский ученый Джон Гершель заметил, что бесцветный раствор хинина приобрел голубоватый цвет под действием солнечных лучей.
Наконец, семь лет спустя Джордж Стокс, исследуя минерал флюорит, заметил, что под действием ультрафиолетовых лучей минерал начал излучать свечение. Ученый дал явлению название флуоресценции.
Джордж Стокс

Чем обусловлено данное явление?

Вещества, элементы которых способны к флуоресценции – это флуорофоры. Электроны в атомах находятся на энергетических уровнях. При поглощении энергии электроны атомов флуорофоров переходят в так называемое возбужденное состояние, начинают перемещаться между энергетическими уровнями. Явление флуоресценции вещества возникает при возвращении электронов в обычное состояние.

Квантовый выход

Квантовым выходом флуоресценции называют показатель эффективности, с которой поглощенная энергия преобразуется в излучаемое свечение. Иными словами, это соотношение выделившихся и поглощенных в процессе фотонов. Чем больше фотонов вырабатывается в ходе процесса, тем выше интенсивность флуоресценции. Поэтому от величины квантового выхода зависит выбор флуорофора в исследованиях и практическом применении.

Флуоресцентные соединения

Соединения, способные к данному процессу, делятся на органические и неорганические.
Органические флуорофоры – это флуоресцеин, экворин, зеленый флуоресцентный белок, эозин, хинин, акридиновые красители и др.
В качестве неорганических флуорофоров используются комплексы органических и неорганических соединений – биоконъюгаты. Органический флуорофор передает свечение атомам неорганических веществ, и они сами начинают флуоресцировать.

Флуоресценция хлорофилла

Хлорофилл – основной пигмент растений, придающий им зеленую окраску. Поглощая свет, молекулы хлорофилла способны переходить в возбужденное состояние. При возвращении молекул в обычное состояние появляется свечение. В ультрафиолетовом свете зеленый пигмент приобретает красную окраску. Этот процесс называется флуоресценцией хлорофилла.
хлорофилл лист
Фотосинтез – процесс, от которого зависит жизнь растений, а также целых экосистем. Замедление фотосинтеза служит показателем плохого состояния здоровья растений. Причинами могут являться нехватка воды, питательных веществ, неблагоприятные температурные условия, сорняки и т.д. Поэтому анализ флуоресценции растений необходим для оценки их здоровья.

Применение флуоресценции

Методы флуоресценции и флуоресцентного анализа используются во многих сферах деятельности.
Флуоресценция применяется в биологии и медицине. В молекулярной биологии используются специальные флуоресцентные зонды и красители. Их применяют, чтобы обнаружить некоторые составляющие компоненты биологических структур. К примеру, некоторые клетки крови подвергаются подсчету при анализе благодаря наличию в их структуре эозина – органического флуорофора.
Широкое применение явлению находится в изготовлении красок и пигментов. Флуоресцентные вещества используются для получения ярких цветов. Обусловлено это тем, что флуоресцентные пигменты способны преобразовывать ультрафиолет из естественных и искусственных источников в излучение определенного спектра. Благодаря этому, цвет материала становится более ярким.
яркая одежда
Примером такого красителя служит оптическая синька, преобразующая ультрафиолетовое излучение в синеватый оттенок. Она применяется при фабричной окраске тканей, а также в стиральных порошках, придавая одежде белоснежный цвет. Кроме того, данный способ используется для осветления бумаги.
Флуорофоры могут применяться для обнаружения в крупных водоемах потерпевших крушение летчиков. Они имеют при себе специальные емкости с флуоресцирующими веществами. При попадании красителя в воду появляется характерное пятно, которое помогает обнаружить место крушения.
В технике пигменты добавляются в некоторые технические жидкости. При подсветке ультрафиолетом утечка таких жидкостей сразу становится заметна.
Применяется флуоресценция и в экологии, гидрологии, изготовлении лазеров.
Наконец, методы флуоресцентного анализа неоценимы для исследования процесса фотосинтеза растений. Любые отклонения в состоянии их здоровья могут нанести урон экосфере.
лазер флуоресценция
Подводим итоги:
флуоресценция – это один из видов люминесценции;
она заключается в способности веществ и соединений к свечению при воздействии на них источником света;
исследования и методы данного явления применяются во многих отраслях знаний.
Источник: fb.ru