《荧光分子开关》PPT课件
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分子发光分析ppt课件
仪器分析
光谱分析
原子光谱
原子吸收 原子发射 原子荧光
分子吸收 分子光谱
分子发光
紫外-可见光谱 红外光谱
2
第八章 分子发光分析法
分子 吸收能量 激发为激发态 释放出能量 基态
电能 化学能 光能
分子发光
光致发光 化学发光
辐射跃迁 非辐射跃迁
光的形式释放 以热的形式释放
称为“发光”
荧光 磷光
3
分子荧光/磷光分析法 一、基本原理
式中为荧光量子效率，又根据Beer定律
A=-lg I/ I0 I= I0 .10- A Ia = I0 - I = I0(1- 10 -A)
I0和I分别是入射光强度和透射光强度。代入 上式得
If = I0(1- 10 -kb c)
28
整理得：
If =2.3 I0 kbc 当入射光强度I0 和b一定时，上式为：
特殊化学作用如氢键的生成
同一种荧光物质在不同的溶剂中的荧光光谱不同
因素
温度
内部能量转化作用增大 碰撞频率增加，使外转换的几率增加
温度上升使荧光强度下降
化合物所处状态不同
酸度 电子构型上有所不同
荧光强度和荧光光谱不同
30
31
3、荧光猝灭
定义：荧光物质分子与溶剂分子或其它溶质分子
的相互作用引起荧光强度降低的现象
增加试样的刚性:
低温冷冻
固体磷光法：
吸附于固相载体（滤纸）
分子缔合物的形成：
加入表面活性剂等
重原子效应：
加入含重原子的物质，如银盐等
敏化磷光：
通过能量转移产生磷光
42
磷光分析仪器
荧光计上配上磷光测量附件即可对磷光进行测量。 在有荧光发射的同时测量磷光
光谱分析
原子光谱
原子吸收 原子发射 原子荧光
分子吸收 分子光谱
分子发光
紫外-可见光谱 红外光谱
2
第八章 分子发光分析法
分子 吸收能量 激发为激发态 释放出能量 基态
电能 化学能 光能
分子发光
光致发光 化学发光
辐射跃迁 非辐射跃迁
光的形式释放 以热的形式释放
称为“发光”
荧光 磷光
3
分子荧光/磷光分析法 一、基本原理
式中为荧光量子效率，又根据Beer定律
A=-lg I/ I0 I= I0 .10- A Ia = I0 - I = I0(1- 10 -A)
I0和I分别是入射光强度和透射光强度。代入 上式得
If = I0(1- 10 -kb c)
28
整理得：
If =2.3 I0 kbc 当入射光强度I0 和b一定时，上式为：
特殊化学作用如氢键的生成
同一种荧光物质在不同的溶剂中的荧光光谱不同
因素
温度
内部能量转化作用增大 碰撞频率增加，使外转换的几率增加
温度上升使荧光强度下降
化合物所处状态不同
酸度 电子构型上有所不同
荧光强度和荧光光谱不同
30
31
3、荧光猝灭
定义：荧光物质分子与溶剂分子或其它溶质分子
的相互作用引起荧光强度降低的现象
增加试样的刚性:
低温冷冻
固体磷光法：
吸附于固相载体（滤纸）
分子缔合物的形成：
加入表面活性剂等
重原子效应：
加入含重原子的物质，如银盐等
敏化磷光：
通过能量转移产生磷光
42
磷光分析仪器
荧光计上配上磷光测量附件即可对磷光进行测量。 在有荧光发射的同时测量磷光
《分子发光》课件
详细描述
荧光光谱法利用某些物质吸收光后， 能以荧光的形式重新发射出特定波长 的光，通过测量荧光光谱，可以分析 物质的组成和结构。
磷光光谱法
总结词
一种测量物质在激发态的磷光发射光谱的方法。
详细描述
磷光光谱法利用物质吸收光后，处于激发态的分子以磷光的形式缓慢地释放出 特定波长的光，通过测量磷光光谱，可以分析物质的组成和结构。
详细介绍了分子发光的原理、发光机制以及在各个领域的 应用，是学习分子发光的基础教材。
《荧光染料与荧光分析法》
系统介绍了荧光染料的基本性质、合成方法以及荧光分析 法的应用，对于深入了解荧光染料在分子发光领域的作用 很有帮助。
"分子发光机制研究进展"
综述了近年来分子发光机制的研究成果，包括新的发光材 料、发光过程的理论模型等。
激发态的稳定性
激发态是相对不稳定的， 分子会通过各种方式释放 能量并回到基态。
分子发光的辐射过程
辐射跃迁
激发态的分子通过释放光子的形式回到基态，这 个过程称为辐射跃迁。
光子的产生
当分子从激发态回到基态时，会释放出能量并以 光子的形式辐射出去。
光子性质
光子具有特定的波长（或频率），与其所属的分 子和激发态有关。
THANKS
感谢观看
《分子发光》PPT课件
contents
目录
• 分子发光的概述 • 分子发光的原理 • 分子发光的技术与方法 • 分子发光在科学研究中的应用 • 分子发光的发展趋势与展望 • 参考文献
01
分子发光的概述
分子发光的基本概念
分子发光是指分子在吸收能量 后以光子的形式释放能量的过 程。
分子发光现象广泛存在于自然 界和人类生产生活中，如萤火 虫、发光菌、荧光棒等。
荧光光谱法利用某些物质吸收光后， 能以荧光的形式重新发射出特定波长 的光，通过测量荧光光谱，可以分析 物质的组成和结构。
磷光光谱法
总结词
一种测量物质在激发态的磷光发射光谱的方法。
详细描述
磷光光谱法利用物质吸收光后，处于激发态的分子以磷光的形式缓慢地释放出 特定波长的光，通过测量磷光光谱，可以分析物质的组成和结构。
详细介绍了分子发光的原理、发光机制以及在各个领域的 应用，是学习分子发光的基础教材。
《荧光染料与荧光分析法》
系统介绍了荧光染料的基本性质、合成方法以及荧光分析 法的应用，对于深入了解荧光染料在分子发光领域的作用 很有帮助。
"分子发光机制研究进展"
综述了近年来分子发光机制的研究成果，包括新的发光材 料、发光过程的理论模型等。
激发态的稳定性
激发态是相对不稳定的， 分子会通过各种方式释放 能量并回到基态。
分子发光的辐射过程
辐射跃迁
激发态的分子通过释放光子的形式回到基态，这 个过程称为辐射跃迁。
光子的产生
当分子从激发态回到基态时，会释放出能量并以 光子的形式辐射出去。
光子性质
光子具有特定的波长（或频率），与其所属的分 子和激发态有关。
THANKS
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《分子发光》PPT课件
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目录
• 分子发光的概述 • 分子发光的原理 • 分子发光的技术与方法 • 分子发光在科学研究中的应用 • 分子发光的发展趋势与展望 • 参考文献
01
分子发光的概述
分子发光的基本概念
分子发光是指分子在吸收能量 后以光子的形式释放能量的过 程。
分子发光现象广泛存在于自然 界和人类生产生活中，如萤火 虫、发光菌、荧光棒等。
《分子荧光分析法》PPT课件
• 磷光是来自最低激发三重态的辐射跃迁过 程所伴随的发光现象，发光过程的速率常 数小，激发寿命相比照较长。
16
复习： 荧光的产生
hv
基态分子
激发态
回到基态，如何回去？
17
分子的吸收情况 S2
T1 S1
S0
l2
l1
18
S2
S0 l2
振动弛豫：在同一电子能级〔激发态〕… T1
S1 特点：无辐射；速率快 〔10-14～10-12 s内完成〕
O Mg N
8-羟基喹啉镁
45
➢ 空间位阻使分子共平面性下降，荧光减弱。
SO3Na
H3C N CH3
H3C SO3Na N CH3
①1-二甲胺基萘-7-磺酸盐 ②1-二甲胺基萘-8-磺酸 盐
f＝0.75
f＝0.03
➢ 顺反异构体：反式分子有荧光，而顺式分子没 有荧光(位阻原因)。例如：1，2－二苯乙烯反 式有强烈荧光，而顺式无荧光。
• 波长关系：激发光＜荧光＜磷光。
12
➢无辐射失活
a.振动弛豫：激发态分子由同一电子能级中的 较高振动能级转至较低振动能级的过程，其 效率较高
b.内转换：当两个电子能级非常接近以致其振 动能级有重叠时，电子由高能级回到低能级 的过程。
13
➢无辐射失活
c.外转换：激发态分子与溶剂、溶质分子之间 发生相互碰撞而失去能量的过程。
─(CH=CH)2─
φ=0.28
─(CH=CH)3─
φ=0.68
32
2. 刚性构造和共平面效应
-O
O -O
C COO-
O
O
C COO-
酚酞(无荧光)
荧光黄
N O-
16
复习： 荧光的产生
hv
基态分子
激发态
回到基态，如何回去？
17
分子的吸收情况 S2
T1 S1
S0
l2
l1
18
S2
S0 l2
振动弛豫：在同一电子能级〔激发态〕… T1
S1 特点：无辐射；速率快 〔10-14～10-12 s内完成〕
O Mg N
8-羟基喹啉镁
45
➢ 空间位阻使分子共平面性下降，荧光减弱。
SO3Na
H3C N CH3
H3C SO3Na N CH3
①1-二甲胺基萘-7-磺酸盐 ②1-二甲胺基萘-8-磺酸 盐
f＝0.75
f＝0.03
➢ 顺反异构体：反式分子有荧光，而顺式分子没 有荧光(位阻原因)。例如：1，2－二苯乙烯反 式有强烈荧光，而顺式无荧光。
• 波长关系：激发光＜荧光＜磷光。
12
➢无辐射失活
a.振动弛豫：激发态分子由同一电子能级中的 较高振动能级转至较低振动能级的过程，其 效率较高
b.内转换：当两个电子能级非常接近以致其振 动能级有重叠时，电子由高能级回到低能级 的过程。
13
➢无辐射失活
c.外转换：激发态分子与溶剂、溶质分子之间 发生相互碰撞而失去能量的过程。
─(CH=CH)2─
φ=0.28
─(CH=CH)3─
φ=0.68
32
2. 刚性构造和共平面效应
-O
O -O
C COO-
O
O
C COO-
酚酞(无荧光)
荧光黄
N O-
分子荧光分析法教学课件
应用领域与优势
应用领域
分子荧光分析法广泛应用于生物、医学、环境等领域，如生物体内的物质检测、医学诊断、环境污染物监测等。
优势
分子荧光分析法具有高灵敏度、高选择性、非破坏性等特点，能够实现快速、准确地检测物质，尤其适用于痕量 物质的检测。此外，荧光分析技术还可以与其他技术联用，如色谱分离技术、质谱技术等，进一步提高检测的准 确性和可靠性。
发展历程与现状
发展历程
分子荧光分析法自20世纪初诞生以来，经历了多个发展阶段 ，包括荧光物质的发现、荧光分析技术的建立、荧光探针的 应用等。
现状
目前，分子荧光分析法已经成为一种广泛应用于生物、医学 、环境等领域的高灵敏度、高选择性的分析方法。随着技断提高。
将荧光分析法应用于生物、医学、环境等领域， 拓展其应用范围。
创新技术
不断探索新的荧光分析技术，提高检测效率和准 确性。
加强交叉融合
与化学、物理、生物等领域进行交叉融合，推动 荧光分析法的创新发展。
THANKS 感谢观看
微型化
将荧光分析法应用于微流控芯 片和纳米材料中，实现微型化
、便携式检测。
荧光分析法面临的挑战与机遇
挑战
荧光分析法的干扰因素较多，如光散 射、背景荧光等，需要克服这些干扰 以提高检测准确性。
机遇
随着新材料、新技术的不断涌现，荧 光分析法将有更多的应用领域和潜在 市场。
荧光分析法的未来发展方向
拓展应用领域
分子荧光分析法教学课件
• 分子荧光分析法概述 • 荧光分析法的基本原理 • 荧光分析法的分类 • 荧光分析法的实验技术
• 荧光分析法的应用实例 • 荧光分析法的未来展望
01 分子荧光分析法概述
定义与原理
分子荧光光谱法 ppt课件
分子荧光光谱法
Molecular Fluorescence Spectroscopy
ppt课件
1
荧光是指一种光致发光的冷发光现象。
当某种常温物质经某种波长的入射光 （通常是紫外线）照射，吸收光能后 进入激发态，并且立即退激发并发出 比入射光的的波长长的出射光（通常 波长在可见光波段）；而且一旦停止 入射光，发光现象也随之立即消失。 具有这种性质的出射光就被称之为荧 光。
3!
ppt课件
26
溶液浓度较低时：
F K I 0 2.303bc
当入射光的λ1 和 I0一定时 ： F=Kc
即： 在低浓度时，溶液的荧光强度与荧光物质
的浓度成正比。 ————这是荧光法定量的基础。ppt课件 Nhomakorabea27
7.影响荧光强度的因素
（1）内部因素
自猝灭——发光物质分子间碰撞而发生的能量无辐射 转移。自猝灭随溶液浓度的增加而增加。
40
2.激发光谱与发射光谱的关系
（1）镜像规则 荧光光谱的形状与基态中振动能级的分布有
关，而激发光谱的形状反映了第一激发态单重态 中的振动能级的分布。一般情况下，基态和第一 激发单重态中的振动能级分布是相似的，通常荧 光光谱与激发光谱大致呈镜像对称。
ppt课件
41
ppt课件
42
（2）Stokes位移 Stokes位移是指激发光谱与荧光光谱之间的波长
凡是使荧光速率常数kf增大而使其他失活过程（系 间窜越、外转换、内转换）的速率常数减小的因 素（环境因素和结构因素）都可使荧光增强。
ppt课件
24
6. 荧光强度与浓度的关系
荧光是物质吸收光子之后发出的辐射，荧光强度 （F）与
Molecular Fluorescence Spectroscopy
ppt课件
1
荧光是指一种光致发光的冷发光现象。
当某种常温物质经某种波长的入射光 （通常是紫外线）照射，吸收光能后 进入激发态，并且立即退激发并发出 比入射光的的波长长的出射光（通常 波长在可见光波段）；而且一旦停止 入射光，发光现象也随之立即消失。 具有这种性质的出射光就被称之为荧 光。
3!
ppt课件
26
溶液浓度较低时：
F K I 0 2.303bc
当入射光的λ1 和 I0一定时 ： F=Kc
即： 在低浓度时，溶液的荧光强度与荧光物质
的浓度成正比。 ————这是荧光法定量的基础。ppt课件 Nhomakorabea27
7.影响荧光强度的因素
（1）内部因素
自猝灭——发光物质分子间碰撞而发生的能量无辐射 转移。自猝灭随溶液浓度的增加而增加。
40
2.激发光谱与发射光谱的关系
（1）镜像规则 荧光光谱的形状与基态中振动能级的分布有
关，而激发光谱的形状反映了第一激发态单重态 中的振动能级的分布。一般情况下，基态和第一 激发单重态中的振动能级分布是相似的，通常荧 光光谱与激发光谱大致呈镜像对称。
ppt课件
41
ppt课件
42
（2）Stokes位移 Stokes位移是指激发光谱与荧光光谱之间的波长
凡是使荧光速率常数kf增大而使其他失活过程（系 间窜越、外转换、内转换）的速率常数减小的因 素（环境因素和结构因素）都可使荧光增强。
ppt课件
24
6. 荧光强度与浓度的关系
荧光是物质吸收光子之后发出的辐射，荧光强度 （F）与
《分子发光光谱》PPT课件
共振荧光(Resonance)：
λex = λem
2020/12/31
h
7
电子重态示意图
基态单重态
激发单重态
激发三重态
2020/12/31
h
8
• 分子中电子的运动状态除了电子所处的能级外， 还包含有电子的多重态，用M=2S+1表示，S 为各电子自旋量子数的代数和，其数值为0或1
• 根据Pauli不相容原理，分子中同一轨道所占 据的两个电子必须具有相反的自旋方向，即自 旋配对Βιβλιοθήκη 2020/12/31h
6
（一）荧光磷光的产生
分子发光的类型
按激发的模式分类： 分子发光
按分子激发态的类型分类：
按光子能量分类：
分子发光
光致发光 化学发光/生物发光 热致发光 场致发光 摩擦发光
荧光 瞬时荧光 迟滞荧光
磷光
斯托克斯荧光(Stokes)：
λex < λem
荧光 反斯托克斯荧光 (Antistokes)：λex > λem
• 辐射跃迁主要涉及到荧光、延迟荧光或磷光的 发射
• 无辐射跃迁是指以热的形式释放多余的能量， 包括振动弛豫、内(部)转移、系间跨(窜)越及 外(部)转移等过程
2020/12/31
h
14
荧光和磷光的产生过程中能量 传递方式及作用
• 振动弛豫 • 内转移 • 荧光发射 • 系间窜跃 • 磷光发射 • 外转移 • 延迟荧光
2020/12/31
h
3
• 直到1852年，对荧光分析法具有开拓性工作的 Stokes在考察奎宁和绿色素的荧光时，用分光 计观察到其荧光的波长比入射光的波长稍为长 些，而不是由光的漫反射引起的，从而导入荧 光是光发射的概念，他还由发荧光的矿石“萤 石”推演而提出了“荧光”这一术语，他还研 究了荧光强度与荧光物质浓度之间的关系，并 描述了在高浓度或某些外来物质存在时的荧光 猝灭现象
有机分子荧光课件
光分子的结构与性 质
荧光染料的结构特点
共轭体系
荧光染料通常具有共轭双 键体系，能够吸收光能并 转化为荧光发射。
刚性结构
荧光染料通常具有刚性结 构，以减少非辐射能量损 失，提高荧光量子产率。
推-拉电子结构
荧光染料通常具有推-拉电 子结构，以调节其吸收和 发射光谱。
荧光染料的激发光谱与发射光谱
聚集态荧光性能的优化
总结词
聚集态荧光性能的优化是有机荧光分子 性能优化的一个重要方面。
VS
详细描述
聚集态荧光性能的优化主要涉及到荧光分 子在聚集状态下的发光行为。通过调整聚 集态结构、结晶度等因素，可以改善荧光 分子的聚集态荧光性能。例如，通过控制 结晶度可以调节荧光分子的发射波长和荧 光量子效率；优化聚集态结构则可以提高 荧光分子的稳定性和耐光性。
荧光共振能量转移（FRET）技术
FRET原理
FRET是一种非放射性的能量转移 过程，通过两个荧光染料分子之
间的能量转移实现距离测量。
FRET应用
FRET技术在生物成像中广泛应用 于研究蛋白质相互作用、DNA结 构和细胞动态等。
FRET局限性
FRET技术对实验条件要求较高，且 容易受到其他光散射和吸收的影响 。
激发态
有机荧光分子吸收光能后，电子从基态跃迁至激 发态。
辐射跃迁
激发态的电子通过辐射跃迁回到基态，同时释放 出光子。
有机荧光分子的分类
01
02
03
刚性平面型
刚性平面型荧光分子具有 平面的共轭结构，如罗丹 明B等。
刚性棒状型
刚性棒状型荧光分子具有 长棒状的结构，如荧光素 等。
柔性球状型
柔性球状型荧光分子具有 较为灵活的结构，如香豆 素等。
荧光染料的结构特点
共轭体系
荧光染料通常具有共轭双 键体系，能够吸收光能并 转化为荧光发射。
刚性结构
荧光染料通常具有刚性结 构，以减少非辐射能量损 失，提高荧光量子产率。
推-拉电子结构
荧光染料通常具有推-拉电 子结构，以调节其吸收和 发射光谱。
荧光染料的激发光谱与发射光谱
聚集态荧光性能的优化
总结词
聚集态荧光性能的优化是有机荧光分子 性能优化的一个重要方面。
VS
详细描述
聚集态荧光性能的优化主要涉及到荧光分 子在聚集状态下的发光行为。通过调整聚 集态结构、结晶度等因素，可以改善荧光 分子的聚集态荧光性能。例如，通过控制 结晶度可以调节荧光分子的发射波长和荧 光量子效率；优化聚集态结构则可以提高 荧光分子的稳定性和耐光性。
荧光共振能量转移（FRET）技术
FRET原理
FRET是一种非放射性的能量转移 过程，通过两个荧光染料分子之
间的能量转移实现距离测量。
FRET应用
FRET技术在生物成像中广泛应用 于研究蛋白质相互作用、DNA结 构和细胞动态等。
FRET局限性
FRET技术对实验条件要求较高，且 容易受到其他光散射和吸收的影响 。
激发态
有机荧光分子吸收光能后，电子从基态跃迁至激 发态。
辐射跃迁
激发态的电子通过辐射跃迁回到基态，同时释放 出光子。
有机荧光分子的分类
01
02
03
刚性平面型
刚性平面型荧光分子具有 平面的共轭结构，如罗丹 明B等。
刚性棒状型
刚性棒状型荧光分子具有 长棒状的结构，如荧光素 等。
柔性球状型
柔性球状型荧光分子具有 较为灵活的结构，如香豆 素等。
荧光分子开关PPT课件
23
Fluorescence response
a maximum 62fold increase
24
high resolution mass spectrometry
25
High selectivity and feasibility
evaluated the specificity of ZS1 by measuring its response toward different biologically relevant biothiols and amino acids.
• 分子开关是指一种具有双稳态的分子，通过 施加一定的影响，分子可以在两种状态之间 进行可逆转换。
• 指基于外部因素的改变对分子荧光发射强度的影响而构 建的一种分子开关。
递进关系
5
分子开关
生物体内分子开关
通过激活-失活机制精确控制细胞内一 系列信号传递的级联反应的蛋白质。
磁性分子开关、光控分子开关 微电子分子开关
其光谱表现为一个新的、强而宽、长波、无精细结 构的发射峰。
17
递进关系
18
internal charge transfer
An ICT-based fluorescent turn-on probe for hydrogen sulfide with high selectivity has been designed and synthesized. It exhibits up to 62-fold switch-on response toward H2S at given concentrations and can detect H2S in living cells with high sensitivity.
Fluorescence response
a maximum 62fold increase
24
high resolution mass spectrometry
25
High selectivity and feasibility
evaluated the specificity of ZS1 by measuring its response toward different biologically relevant biothiols and amino acids.
• 分子开关是指一种具有双稳态的分子，通过 施加一定的影响，分子可以在两种状态之间 进行可逆转换。
• 指基于外部因素的改变对分子荧光发射强度的影响而构 建的一种分子开关。
递进关系
5
分子开关
生物体内分子开关
通过激活-失活机制精确控制细胞内一 系列信号传递的级联反应的蛋白质。
磁性分子开关、光控分子开关 微电子分子开关
其光谱表现为一个新的、强而宽、长波、无精细结 构的发射峰。
17
递进关系
18
internal charge transfer
An ICT-based fluorescent turn-on probe for hydrogen sulfide with high selectivity has been designed and synthesized. It exhibits up to 62-fold switch-on response toward H2S at given concentrations and can detect H2S in living cells with high sensitivity.
分子荧光分析法优秀课件
荧光物质分子其它物质分子相互作用引起荧光强度降低的 现象
1） 碰撞猝灭：荧光分子与淬灭剂分子碰撞 2）静态猝灭：荧光分子与淬灭剂分子生成非荧 光配合物 3） 转入三重态猝灭：引入溴、碘、溶解氧 4） 发生电荷转移反应的猝灭：甲基蓝与Fe2+ 5）荧光物质自猝灭
3.2 荧光光谱仪
3.2.1 荧光光谱仪基本结构
cs
cs和cx应很接近
3.3.4 荧光分析法的应用 1 无机化合物的荧光分析 衍生化法：与荧光试剂形成荧光配合物
3.3.4 荧光分析法的应用 直接法：可测定的化合物很少 2 有机化合物的荧光分析 衍生化法：与荧光试剂形成共价化合物
待测物
试剂
丙三醇 糠醛 氨基酸 维生素A 蛋白质 肾上腺素
苯胺 蒽酮 氧化酶 无水乙醇 曙红丫 乙二胺
If f Ia
AlogIt cl
I0 It I0 1 0 cl I0 e 2 .3 cl IaI0 ItI0(1 e 2 .3 c)l
If fI0(1e2.3c)l
e 2 .3 c l1 2 .3c l( 2 .3c)2 l ( 2 .3c)3 l
2 !
3 !
当lc0.05 e2.3cl12.3cl
0.92
1
0.18
（4）取代基效应
1）给电子取代剂加强荧光 —HN2， — NHR ， —NR2， — OH， — OR ， — CN
产生 p →π共轭
化合物
苯
苯酚 苯胺 苯基氰 苯甲醚
λ
em max
(nm)
278~310
285~365
310~405
280~390
285~345
相对荧光强度
10
18
1） 碰撞猝灭：荧光分子与淬灭剂分子碰撞 2）静态猝灭：荧光分子与淬灭剂分子生成非荧 光配合物 3） 转入三重态猝灭：引入溴、碘、溶解氧 4） 发生电荷转移反应的猝灭：甲基蓝与Fe2+ 5）荧光物质自猝灭
3.2 荧光光谱仪
3.2.1 荧光光谱仪基本结构
cs
cs和cx应很接近
3.3.4 荧光分析法的应用 1 无机化合物的荧光分析 衍生化法：与荧光试剂形成荧光配合物
3.3.4 荧光分析法的应用 直接法：可测定的化合物很少 2 有机化合物的荧光分析 衍生化法：与荧光试剂形成共价化合物
待测物
试剂
丙三醇 糠醛 氨基酸 维生素A 蛋白质 肾上腺素
苯胺 蒽酮 氧化酶 无水乙醇 曙红丫 乙二胺
If f Ia
AlogIt cl
I0 It I0 1 0 cl I0 e 2 .3 cl IaI0 ItI0(1 e 2 .3 c)l
If fI0(1e2.3c)l
e 2 .3 c l1 2 .3c l( 2 .3c)2 l ( 2 .3c)3 l
2 !
3 !
当lc0.05 e2.3cl12.3cl
0.92
1
0.18
（4）取代基效应
1）给电子取代剂加强荧光 —HN2， — NHR ， —NR2， — OH， — OR ， — CN
产生 p →π共轭
化合物
苯
苯酚 苯胺 苯基氰 苯甲醚
λ
em max
(nm)
278~310
285~365
310~405
280~390
285~345
相对荧光强度
10
18
分子发光荧光与磷光75页PPT
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
分子发光荧光与磷光
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
《分子荧光》幻灯片
发光速度很慢： 10-4～100 s 。
光照停止后，可持续一段时间。
二、激发光n spectrum and fluore-scence spectrum
荧光(磷光)：光致发光，照射光波长如何选择？
1.荧光(磷光)的激发光谱曲线
固定测量波长(选最大发射波长),化合物发射的荧光(磷光)
第一、第二、…电子激发单重态 S1 、S2… ； 第一、第二、…电子激发三重态 T1 、 T2 … ；
2.电子激发态的多重度
电子激发态的多重度：M=2S+1 S为电子自旋量子数的代数和(0或1)；
平行自旋比成对自旋稳定(洪特规则)，三重态能级比相应单 重态能级低；
大多数有机分子的基态处于单重态；
S0→T1 禁阻跃迁；
通过其他途径进入 (见能级图)；进入的 几率小；
2.激发态→基态的能量传递途径
电子处于激发态是不稳定状态，返回基态时，通过辐射跃 迁(发光)和无辐射跃迁等方式失去能量；
传递途径
辐射跃迁
无辐射跃迁
荧光 延迟荧光 磷光
系间跨越 内转移 外转移 振动弛预
激发态停留时间短、返回速度快的途径，发生的几率大， 发光强度相对大； 荧光：10-7～10 -9 s,第一激发单重态的最低振动能级→基态 ； 磷光：10-4～10s；第一激发三重态的最低振动能级→基态；
3.激发光谱与发射光谱的关系
a.Stokes位移
激发光谱与发射光谱之间的波长差值。发射光谱的波长比
激发光谱的长，振动弛豫消耗了能量。
b.发射光谱的形状与激发波长无关
电子跃迁到不同激发态能级，吸收不同波长的能量(如能级
图l 2 ,l 1)，产生不同吸收带，但均回到第一激发单重态的最
低振动能级再跃迁回到基态，产生波长一定的荧光(如l
光照停止后，可持续一段时间。
二、激发光n spectrum and fluore-scence spectrum
荧光(磷光)：光致发光，照射光波长如何选择？
1.荧光(磷光)的激发光谱曲线
固定测量波长(选最大发射波长),化合物发射的荧光(磷光)
第一、第二、…电子激发单重态 S1 、S2… ； 第一、第二、…电子激发三重态 T1 、 T2 … ；
2.电子激发态的多重度
电子激发态的多重度：M=2S+1 S为电子自旋量子数的代数和(0或1)；
平行自旋比成对自旋稳定(洪特规则)，三重态能级比相应单 重态能级低；
大多数有机分子的基态处于单重态；
S0→T1 禁阻跃迁；
通过其他途径进入 (见能级图)；进入的 几率小；
2.激发态→基态的能量传递途径
电子处于激发态是不稳定状态，返回基态时，通过辐射跃 迁(发光)和无辐射跃迁等方式失去能量；
传递途径
辐射跃迁
无辐射跃迁
荧光 延迟荧光 磷光
系间跨越 内转移 外转移 振动弛预
激发态停留时间短、返回速度快的途径，发生的几率大， 发光强度相对大； 荧光：10-7～10 -9 s,第一激发单重态的最低振动能级→基态 ； 磷光：10-4～10s；第一激发三重态的最低振动能级→基态；
3.激发光谱与发射光谱的关系
a.Stokes位移
激发光谱与发射光谱之间的波长差值。发射光谱的波长比
激发光谱的长，振动弛豫消耗了能量。
b.发射光谱的形状与激发波长无关
电子跃迁到不同激发态能级，吸收不同波长的能量(如能级
图l 2 ,l 1)，产生不同吸收带，但均回到第一激发单重态的最
低振动能级再跃迁回到基态，产生波长一定的荧光(如l
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Detect H2S in living cells
Conclusion
Developed an ICT fluorescent turn-on probe for the highly sensitive and selective detection of H2S in living cells employing the aldehyde–acrylate sulphide-trapping principle.
high selectivity and feasibility in the presence of other biologically relevant biothiols and amino acids.
The range of linear response
ZS1 could monitor H2S quantitatively within a wide concentration range.(2.5350.0μM)
probes analysis（比色法、色谱分析
法）；
• 无法提供硫化氢在活细胞及组织中时空上的分布及浓 度
BODIPY
氟硼二吡咯，一种光物理和光化学性能优异的荧光染料 母体染料上引入不同化学基团对其结构进行修饰, 开发衍生物
• 光诱导电子转移（PET）
由受体部分通过间隔基和荧光团相连构成的。 PET荧光探针的荧光团和受体之间存在着光诱导电子转移, 对荧光有非常强的猝灭作用。 通过亚甲基把BODIPY荧光母体和识别体连接起来,可以构 成一个典型的光诱导电子转移( PET)荧光探针。
• 指基于外部因素的改变对分子荧光发射强度的影响 而构建的一种分子开关。
递进关系
内转换
振动弛豫 内转换
S
系间跨
2
越
S1 能
T1 T2
量
吸 收
发
发
射 荧
外转换
射 磷
振动弛豫
光
光
S0
l1
l 2 l 2
l3
基本概念
荧光 分子开关
分子开关
荧光
• 处于基态的分子吸收光能后， 跃迁到激发态，返回到基态的 过程，发出荧光
定义：指受电子体或者给电子体被光激发，在电子受 体和处于激发态的电子给体之间发生的电子转移 效应。
能够与目标物结合的受体部分 能够发出荧光的荧光基团 受体与荧光基团之间的连接基
由冠醚作为受体，蒽作为荧光团， 加入金属离子 K+，Na+后荧光增强 47倍。
这种化合物含有吡啶-胺-硫醇 基团作为受体基团，对 Hg2+离子 有很好的选择性。
当能量给体荧光团（A）与能量受体荧光团（B）相 距大于两者的碰撞直径时，只要两者的基态和第一激发 态两者的能级间能量差相当，或者A的发射光谱与B的吸 收光谱能有效重叠，A会把一部分能量或全部的供给B， 受体激发，此时若受体量子产率为零，能量转移后荧光 发生猝灭，若受体有荧光，则呈现受体荧光。
FRET 机制开关型的荧光探针
递进关系
荧光分子开关
特点
可实现“开-关”动作 实现人与分子“对话”
控制荧光效率的 分子结构
(1)异构体互变(2)离子配位 (3)质子化(4)氧化还原
(5)弱键的形成与断裂(6)光电控 制的电子能量转移
Bread PPT
荧光分子开关的分类
光信号输入 控制
电信号输入 控制
化学信号输入 控制
光的照射导致分子 中电子和核的结构发生 简单重排。
不同电化学输入信
金属离子、质子、氧
号下呈现不同荧光性质。 化/还原剂作为输入信号。
Bread PPT
基本原理
根据其和客体作用荧光发生 变化
• 光致电子转移（PET）机制 • 荧光共振能量转移机制 • 分子内单体-基激缔合物机制 • 分子内电荷转移（ICT）
机制
Bread PPT
光致电子转移 （PET，Photoinduced Electron Transfer）
在没有 Hg2+离子 时，罗丹明部分 处于闭合状态， 只是供体发出荧 光很弱，当引入 Hg2+，脱 S 反应， 罗丹明开环，发 生由供体萘酰亚 胺到受体的能量 转移转移，发出 很强的红色荧光。
激发单体-激基缔合物 （Monomer-Excimer）
当两个相同的荧光团连接到一个受体分子的合适位 置时，其中一个被激发的荧光团会和另一个处于基态的 荧光团形成分子内激基缔合物。
Fluorescence response
a maximum 62-fold increase
high resolution mass spectrometry
High selectivity and feasibility
evaluated the specificity of ZS1 by measuring its response toward different biologically relevant biothiols and amino acids.
• 分子内电荷转移 ( ICT)
荧光探针是由荧光团与识别基团直接相连构成的。 此类探针的荧光团上分别连有推电子基(电子给体)和吸电 子基(电子受体) ,当其被光子激发后会进一步增加电子给体 到电子受体的电荷转移。
2011 年，Chuan He 等人利用PET 机理设计合成了两种检测硫化氢的探针SFP-1 和SFP-2。 硫化氢先与探针中的醛基发生亲核加成反应，生成的SH 进一步与烯烃发生迈克尔加成 反应，形成强荧光产物。两种探针都实现了宫颈癌细胞中硫化氢的检测。
分子内电荷转移 (ICT，Intramolecular Charge Transfer)
这类分子两端具有吸电子-供电子基团，大部分都有 共轭结构，而这两个基团又可以全部做为识别基团或者一 部分有识别作用，当分子被光激发后分子内就会有电荷从 电子供体到受体的转移。
荧光团
识别基团
荧光共振能量转移 ( FRET，fluorescence resonace energy transfer)
微电子分子开关
Bread PPT
基本概念
荧光 分子开关
分子开关
荧光
• 处于基态的分子吸收光能后， 跃迁到激发态，返回到基态的 过程，发出荧光
• 分子开关是指一种具有双稳态的分子，通过 施加一定的影响，分子可以在两种状态之间 进行可逆转换。
• 指基于外部因素的改变对分子荧光发射强度的影响而构 建的一种分子开关。
（调节心血管、神经、免疫系统； 维持机体氧化还原平衡）
third gasotransmi
tter after NO、CO（气
体递质）
Colorimetric assays,
Fluorescent gas chromatography,
polarographic
• 要应用于血浆及组织匀浆中硫化氢的检测，实验前需 要处理样品；
Bread Leabharlann PT感谢下 载• 分子开关是指一种具有双稳态的分子，通过 施加一定的影响，分子可以在两种状态之间 进行可逆转换。
• 指基于外部因素的改变对分子荧光发射强度的影响而构 建的一种分子开关。
递进关系
分子开关
生物体内分子开关
通过激活-失活机制精确控制细胞内一 系列信号传递的级联反应的蛋白质。
磁性分子开关、光控分子开关 微电子分子开关
1. introduction
‘‘rotten eggs’’, toxic
physiological and pathological
roles
H2S
cell signalin
g molecul
e
Neuromodulation in the brain ；
smoothmuscle
relaxation
其光谱表现为一个新的、强而宽、长波、无精细结 构的发射峰。
递进关系
internal charge transfer
An ICT-based fluorescent turn-on probe for hydrogen sulfide with high selectivity has been designed and synthesized. It exhibits up to 62-fold switch-on response toward H2S at given concentrations and can detect H2S in living cells with high sensitivity.
•10–13 fold fluorescence intensity enhancement
• ZS1 is supposed to be easier to prepare and have a longer excitation wavelength than SFP-2；
•react with H2S faster so as to improve the probe’s sensitivity；
•Their excitation wavelengths (with SFP-1 at 300 nm and SFP-2 at 465 nm) fall into the ultraviolet or blue region, which is not suitable for live organism imaging because of potential tissue damage.
Molecular Fluorescent Switches
2014.3.5
Bread PPT
目录
基本概念 分类 基本原理
文献讲解
Bread PPT
基本概念
荧光 分子开关