Материалы и методы

Определение квантового выхода флуоресценции эозина Y

Гончаров Ю.В.

студент группы ФФ-09-01С

Кафедра фотоники и лазерных технологии

Института инженерной физики и радиоэлектроники

Сибирский федеральный университет

Введение

Люминесценция – испускание фотонов из электронно-возбужденных состояний – делится на два типа в зависимости от природы основного и возбужденного состояний (флуоресценцию и фосфоресценцию). В синглетном возбужденном состоянии электрон на энергетически более высокой орбитали и второй электрон на орбитали с более низкой энергией имеют противоположную ориентацию спинов. Говорят, что эти электроны спарены. В триплетном состоянии эти электроны не спарены, т.е. имеют одинаковую ориентацию. При возвращении электрона из возбужденного синглетного состояния в основное ориентация его спина не должна меняться. Изменение ориентации спина необходимо при переходе из триплетного состояния в синглетное основное состояние.

Флуоресценция – это испускание, происходящее при возвращении спаренного электрона на более низкую орбиталь. Такие переходы квантовомеханически разрешены, а типичные величины скоростей испускания для них ~10⁸ с^-1. Высокие значения скоростей испускания приводят к временам затухания флуоресценции ~10^-8 с (10нс). Время жизни – это средний период времени, в течение которого флуорофор находится в возбужденном состоянии [1].

Квантовый выход Ф флуоресценции [2] показывает, с какой эффективностью проходит данный процесс. Он определяется как отношение количества испускаемых и поглощаемых фотонов. Квантовый выход флуоресценции может быть рассчитан по формуле:

, (1)

где – количество испускаемых в результате флуоресценции фотонов;

– общее количество поглощаемых фотонов.

Целью данной работы является нахождение квантового выхода эозина Y двумя методами.

Первый метод – относительно стандарта (в нашем случае стандарт – родамин 6ж) [3]. Для определенного набора концентраций стандарта и исследуемого вещества производятся измерения спектров флуоресценции и поглощения. Для контуров флуоресценции рассчитывается интегральная площадь, и строится зависимость данных площадей от значений оптической плотности поглощения на определенной длине волны. Зависимость должна иметь форму прямой линии.

Для расчета квантового выхода образца (формула (2)) используются: квантовый выход стандарта, коэффициенты преломления n стандарта и образца, тангенсы угла наклона α, рассчитанные от полученных прямых.

. (2)

Второй метод заключается в расчете квантового выхода через времена жизни τ: экспериментальное и радиационное, по формуле (3).

. (3)

Радиационное время жизни рассчитывается по формуле Стриклера-Берга [4] по спектрам поглощения и флуоресценции исследуемого красителя:

, (4)

где I – интенсивность флуоресценции;

– волновые числа;

ε - молярный коэффициент экстинкции вещества.

Материалы и методы

Был использован эозина Y фирмы Sigma, химическая формула которого C₂₀H₈Br₄O₅ (рис.1), его молекулярная масса M_r=647.89 г/моль [5]. Эозин был растворён в дистиллированной воде. Для первого метода в качестве стандарта используется родамин 6G. Его химическая формула C₂₈H₃₁N₂O₃Cl (рис.2), а молекулярная масса M_r=479,02 г/моль [6]. Родамин 6G был растворён в этиловом спирте.

Рис. 1 – Молекула эозина Y [5]	Рис. 2– Молекула родамина 6G [6].

По формуле: , была подобрана концентрация входящих веществ так, чтобы уменьшить вклад реабсорбции при снятии спектров флуоресценции (D _возб< 0,1). Для получения корректной формы спектров поглощения D не должна быть маленькой, иначе спектр будет зашумлен, но и не должна превышать 1.

Далее последовательно снимались спектры поглощения и флуоресценции различных объемов полученного раствора: для этого в кювету с 2500 мкл буфера с помощью микропипетки 10 раз производили добавленияпо 20 мкл раствора эозина Y. Аналогично поступали и для раствора родамина, добавляли по 20 мкл.

Регистрация спектров поглощения полученного раствора производилась на спектрофотометре Lambda 35 (PerkinElmer, США). Интервал длин волн составлял 310-700 нм. Спектры флуоресценции измерялись на спектрофлуориметре Fluorolog-3-22 (HoribaJobinYvon, Франция). Возбуждение спектров флуоресценции производилось на длине волны 490 нм. Ширина спектральных щелей составляла 1,4 нм.

Дата добавления: 2015-11-04