1.6

1. Тема 1.6. Люминесцентный анализ

Спикер: Гуськов Владимир Юрьевич
доктор химических наук, профессор, заведующий
кафедрой аналитической химии

2. Люминесценция

uust.ru
Источник фото: en.wikipedia.org

3. Биолюминесце́нция

Биолюминесце́нци
я
Медуза Aequorea victoria
uust.ru
Источник фото: https://www.commons.wikimedia.org
Свечение моря

4. Электролюминесценция 

Электролюминесценция
Светодиоды
uust.ru
Источник фото: https://www.commons.wikimedia.org

5. Классификация люминесценции по способам возбуждения

Электромагнитное излучение
видимого диапазона
uust.ru
УФ- и
Фотолюминесценция
Поток электронов (катодные лучи)
Катодолюминесценция
Поток ионов щелочных металлов
Ионолюминесценция
Рентгеновское излучение
Рентгенолюминесценция
Радиоактивное излучение
Радиолюминесценция
Тепловая энергия
Термолюминесценция
Ультразвук
Сонолюминесценция
Механическое воздействие
Триболюминесценция
Энергия химической реакции
Хемилюминесценция

6. Энергетические уровни молекул

S3
T3
S2
T2
S1
S0
uust.ru
T1
Состояние Т1 имеет меньшую энергию, чем S1
(электроны с параллельными спинами испытывают
меньшее кулоновское взаимодействие).

7. Пути потери энергии

1. Колебательная релаксация
2. Перенос энергии, тушение
3. Флуоресценция
4. Замедленная флуоресценция
5. Фосфоресценция
6. Внутренняя конверсия
7. Интеркомбинационная конверсия
uust.ru

8. Диаграмма Яблонского

КР
ИКК
ВК
S2
T2
ИКК
Поглощение
Флуоресценция
ВК
S1 ИКК
T1
Фосфоресценция
S0
S0 h S1 T1 S0 h фос
uust.ru

9. Шаг 1: поглощение молекулой света

S2
S0 + h 1 → S1
S0 + h 2 → S2
Поглощение
Поглощение
S1
(10-14 – 10-15 c)
S0
uust.ru

10. Шаг 2. Колебательная релаксация

S2
Колебательная
релаксация
(время 10-12 c)
Поглощение
S1
S2 кол → S2 + тепло
S1 кол → S1 + тепло
S0
uust.ru

11. Шаг 3: Внутренняя конверсия

Внутренняя
конверсия
S2
Поглощение
S1
S2 → S1 + тепло
S1 → S0 + тепло
(время 10-11 c)
S0
uust.ru

12. Шаг 4: Флуоресценция

S1 → S0 + h фл
(10-9 -10-6 c)
Поглощение
S1
Флуоресценция
S2
S0
uust.ru

13. Шаг 5: интеркомбинационная конверсия

Интеркомбинационная
конверсия
S2
T2
Флуоресценция
Поглощение
S1
T1
S0
uust.ru

14. Фосфоресценция

uust.ru
Фосфоресценция
Флуоресценция
Поглощение
Фосфоресценция
S2
T2
S1
T1
S0

15. Замедленная флуоресценция

Замедленная
флуоресценция
S2
T2
uust.ru
T1
Фосфоресценция
Флуоресценция
Поглощение
S1
S0

16. Относительное расположение спектров люминесценции

uust.ru

17. Закон Стокса-Ломмеля

Спектр излучения и его максимум всегда сдвинуты по сравнению со спектром поглощения и его
максимумом в сторону длинных волн
h фл < h возб
фл > возб
Часть энергии
возбуждения
выделяется в виде
тепла
uust.ru

18. Правило Каши

S2
Молекула дольше всего живет на нижнем уровне возбужденного состояния и испускает
фотон из этого состояния
S1
Спектр люминесценции не зависит от длины волны
возбуждения
S0
воз= 400 нм
Майк (Михаил) Каша
воз = 440 нм
воз = 550 нм
*
400
*
450
*
500
550
600
Длина волны (нм)
uust.ru
650
700
750
800

19. Закон Вавилова

Квантовый выход люминесценции не зависит от длины волны возбуждения
Квантовый выход:
число квантов флуоресценции