《分子发光光谱》课件

《分子发光光谱》本课程将带您深入了解分子发光光谱的奥秘，从基础理论到应用领域，为您揭示物质世界中光与物质相互作用的奇妙之处引言引言引言分子发光光谱是研究分子结构、性质和动态的重要工具，本课程将重点介绍分子发光的基本原理、各种发光现象、在化学、生物学、材料科学等领域发挥着关键作用影响因素以及在不同领域的应用分子的量子能级电子能级1电子在分子中占据不同的能级，形成电子能级振动能级2分子中的原子核以特定频率振动，形成振动能级旋转能级3分子围绕其质心旋转，形成旋转能级电子跃迁吸收光子分子吸收光子，电子跃迁至更高能级辐射跃迁电子从高能级跃迁至低能级，释放光子无辐射跃迁电子通过非辐射方式释放能量，例如碰撞俄歇跃迁核心电离电子填充原子内层电子被电离，产生空穴外层电子填充空穴，释放能量俄歇电子发射能量以俄歇电子的形式释放荧光吸收1分子吸收光子，电子跃迁至激发态弛豫2激发态电子迅速弛豫至最低振动能级发射3电子从激发态跃迁至基态，发射荧光光子磷光吸收1分子吸收光子，电子跃迁至激发态系间跨越2电子从单重态跃迁至三重态，能量损失发射3电子从三重态跃迁至基态，发射磷光光子共振能量转移12供体受体能量供体分子吸收光子能量受体分子接受能量3发射受体分子发射荧光分子发光的动力学过程激发态寿命量子产率12激发态电子回到基态的时发射光子数与吸收光子数间长度之比发光效率3分子发光能力的衡量指标荧光分子的分类有机染料量子点荧光蛋白如罗丹明、荧光素，广泛应用于生物半导体纳米晶体，具有尺寸可调的荧来自海洋生物的蛋白质，具有特定荧化学、材料科学等领域光特性，应用于生物成像、光电器件光特性，应用于生物成像、细胞追踪等等单一激发态S1S2S0第一个单重激发态，电子自旋方向第二个单重激发态，能量高于基态，电子自旋方向相反S1相同态三重激发态T1T2第一个三重激发态，电子自旋方向相反第二个三重激发态，能量高于态T1自由基和离子基态分子发光的的影响因素分子结构1分子结构决定电子跃迁的能量，影响发光颜色和强度溶剂效应2溶剂极性、黏度等影响激发态寿命和量子产率温度和压力3温度影响分子运动和碰撞，压力影响分子间相互作用聚合物和微环境4聚合物基质和微环境影响分子发光特性，如能量转移、猝灭等分子结构共轭体系刚性结构扩展的共轭体系可增强发光刚性结构减少无辐射跃迁，强度和红移发光波长提高量子产率溶剂效应极性溶剂可稳定激发态，降低量子产率，导致发光强度减弱非极性溶剂可降低激发态能量，提高量子产率，增强发光强度温度和压力高温高压增加分子碰撞，促进无辐射跃迁，降低量子产率增加分子间相互作用，影响激发态能量，改变发光颜色聚合物和微环境聚合物基质微环境可影响分子运动，改变激发态寿命和量子产率如纳米材料、生物体系，可改变分子发光性质，实现特定功能分子发光的谱学特征123吸收光谱荧光发射光谱斯托克斯位移记录分子对不同波长光的吸收强度记录分子发射的荧光光子强度随波长荧光发射峰与吸收峰之间的能量差的变化吸收光谱吸收峰吸收强度对应分子电子跃迁的能量反映分子对光的吸收能力荧光发射光谱发射峰发射强度对应电子从激发态跃迁至基态时反映荧光光子的强度，与量子产释放的光子能量率有关斯托克斯位移吸收峰1分子吸收光子，电子跃迁至激发态弛豫2激发态电子迅速弛豫至最低振动能级发射峰3电子从激发态跃迁至基态，发射荧光光子分子发光的应用生物检测荧光免疫分析荧光原位杂交利用荧光标记抗体检测目标利用荧光探针标记特定抗原序列DNA材料科学荧光材料荧光探针用于照明、显示器、太阳能电池等用于材料表征、缺陷检测等LED环境分析污染物检测1利用荧光探针检测水中、土壤中的重金属、有机污染物等环境监测2实时监测环境变化，如水质、大气质量等分析化学色谱分析光谱分析利用荧光检测器分析复杂样品利用荧光光谱识别物质、定量分析总结与展望总结展望分子发光光谱是研究分子结构和性质的重要工具，在多个未来分子发光光谱技术将进一步发展，在生物成像、纳米领域具有广泛应用材料、环境监测等领域发挥更重要的作用参考文献本课程参考了大量国内外学术文献，具体参考文献可参考课程网站。