分子荧光与磷光光谱分析法PPT课件

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分子荧光和磷光光谱分析法讲解

分子荧光和磷光光谱分析法讲解
分子荧光和磷光 光谱分析法讲解
2、荧光、磷光的寿命和量子产率
荧光寿命τf :荧光分子处于S1激发态的平均寿命
f
1 (kf
K)
k f :荧光发射过程的速率常数
K :各种分子的非辐射衰变过程的速率常
数的总和。
典型分子的荧光和磷i 在光 10-8~ 10-10s
光谱分析法讲解
➢ 磷光寿命τp :磷光分子处于T1激发态的平均寿命。
f kf (kf K)
➢ 荧光量子产率的大小取决于荧光发射与非辐射 跃迁过程的竞争结果。
K << k f
f 1
分子荧光和磷光 光谱分析法讲解
➢ 磷光量子产率(p)
p
S
TKp
Kp
Kj
K p :磷光发射的速率常数
ST :S1 T1系间窜越的量子产率
Kj :与磷光发射过程相竞争的从T1态发生 的所有非辐射跃迁过程的速率常数的
分子荧光和磷光 光谱分析法讲解
二、荧光、磷光与分子结构的关系
➢ 分子中的电子是依序排列在能量由低到高的 分子轨道上。
σ* π*
反键轨道
n 电子
π
键合轨道
σ
图8-2.有机分子吸光所涉及的能层
分子荧光和磷光 光谱分析法讲解
➢ 虽然很多物质能够吸收紫外和可见光,然而只 有一部分物质能发荧光或磷光,分子能否发荧光 或磷光,在很大程度上决定于它们的分子结构。
振动弛豫:分子将多余的振动能量传递给介质而 衰变到同一电子能级的最低振动能级 的过程。
内转化:相同多重态的两个电子态间的非辐射跃 迁过程。
例如: S1 S0
T2 T1
系间窜越:不同多重态的两个电子态间的非辐射 跃迁过程。

第十一章 分子发光―荧光、 磷光和化学发光光谱法Molecular .

第十一章 分子发光―荧光、 磷光和化学发光光谱法Molecular .

已逐步形成一支在这个研究领域中的工作队伍,研究内
容2已020从/6/15经典的荧光分析方扩展到新近发展起来的新技术。
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§11-1 分子荧光和磷光光谱法
1.产生机理
在一般温度下,大多数分子处在基态的最低振动 能级。处于基态的分子吸收能量(电能、热能、化 学能或光能等到)后天激发为激发态。激发态是很 不稳定的,它得很快地释放出能量又重新跃迁回 基态。若分子返回基态时以发射的电磁辐射(即光) 的形式释放能量,就称为“发光”;如果物质的 分子吸收了光能而被激发,跃迁回基态所发射的 电磁辐射,称为荧光和磷光。现从分子结构理论 来讨论荧光和磷光的产生机理。
进入二十世纪以后,荧光现象被研究得更多了,在理论 或实验技术上都得到极大的发展。特别是随着激光、计 算机和电子学的新成就及技术的引入,大大推动了荧光 分析法在理论上及实验技术的发展,出现了许多新的理 论和新的方法。
在我国,二十世纪五十年代初期仅有极少数的分析工作
者从事荧光分析方面的研究工作。到了 下一张幻灯片
磷光也是某些物质受紫外光照射后产生的光。1944年 Lewis和Kasha提出了磷光与荧光的不同概念,指出磷光 是分子从亚稳的激发三重态跃迁回基态所发射出的光, 它有别于从激发单态跃迁回基态所发射的荧光。磷光分 析法由于其有某些特点,几十年来的理论研究及应用也 不断得到发展。
2020/6/15
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处于分子基态单重态的分子轨道上的电子,激发 时不能直接跃迁至第一激发三重态轨道上(不符 合光谱选择定则),但处于单重激发态的轨道上 的电子,可以通过体系跨越(系间窜跃),转移 到三重态轨道上;在这个过程中,处于激发态的 电子自旋发生变化,这个过程需要时间较长,故 处于三重激发态的寿命为10-4~1s;当其由三重激 发态的最低振动能级跃迁回基态时产生磷光。

分子荧光和磷光光谱分析法61页PPT

分子荧光和磷光光谱分析法61页PPT


26、要使整个人生都过得舒适、愉快,这是不可能的,因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭

27、只有把抱怨环境的心情,化为上进的力量,才是成功的保证。——罗曼·罗兰

28、知之者不如好之者,好之者不如乐之者。——孔子
33、如果惧怕前面跌宕的山岩,生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ,睁大 眼睛, 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ,心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的,也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ,也不 要以为 过去的 光荣可 能够抵得上武器的精良。——达·芬奇

30、意志是一个强壮的盲人,倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢!
61
分子荧光和磷光光谱分析法
31、别人笑我太疯癫,我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣,抱怨者 的牢骚 ,这是 羊群中 的瘟疫 ,我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望, 辛勤耕 耘,忍 受苦楚 。我一 试再试 ,争取 每天的 成功, 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ,我继 续拼搏 。

医学:分子荧光与分子磷光分析法

医学:分子荧光与分子磷光分析法

在疾病诊断和治疗中的应用
肿瘤诊断
荧光与磷光分析法可用于肿瘤的早期 诊断和监测,通过检测肿瘤标志物或 特定基因的表达水平,为肿瘤治疗提 供依据。
感染性疾病诊断
药物疗效评估
荧光与磷光分析法可用于评估药物治 疗的效果,通过监测疾病标志物的变 化,了解药物治疗对疾病的影响。
荧光与磷光分析法可用于检测病原体 和抗体,快速准确地诊断感染性疾病, 如细菌、病毒和寄生虫感染。
06
未来展望
分析技术的发展趋势
智能化
01
随着人工智能和机器学习技术的快速发展,分析方法将更加智
能化,提高检测的准确性和效率。
高灵敏度
02
通过改进荧光和磷光的发光机制,提高检测的灵敏度,实现对
低浓度生物分子的快速检测。
多组分同时检测
03
发展多组分同时检测技术,实现对复杂生物样本中多种生物分
子的快速、准确检测。
在医学领域的应用前景
01
02
03
疾病诊断
利用荧光和磷光分析法对 生物分子进行高灵敏度检 测,为疾病诊断提供准确 依据。
药物研发
通过荧光和磷光分析法对 药物与生物分子相互作用 进行研究,为新药研发提 供有力支持。
个体化医疗
根据个体基因组、蛋白质 组等信息的检测结果,制 定针对性的治疗方案,实 现个体化医疗。
在生物分子检测中的应用
蛋白质检测
荧光与磷光分析法可用于检测蛋白质的含量和性质,有助于研究蛋 白质的功能和相互作用。
核酸检测
通过荧光与磷光分析法,可以检测DNA和RNA的含量和序列,用 于基因诊断、基因表达研究和疾病诊断。
生物标记物检测
荧光与磷光分析法可用于检测生物体内的生物标记物,如肿瘤标志物、 炎症标志物等,有助于疾病的早期发现和治疗监测。

分子荧光和磷光光谱PPT课件

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吡啶硫胺荧浓度
-
4422
荧光分析法的应用
(1)无机化合物的分析
与有机试剂配合物后测量;可测量约60多种元素。
铍、铝、硼、镓、硒、镁、稀土常采用荧光分析法;
氟、硫、铁、银、钴、镍采用荧光熄灭法测定;
铜、铍、铁、钴、锇及过氧化氢采用催化荧光法测定;
铬、铌、铀、碲采用低温荧光法测定;
铈、铕、锑、钒、铀采用固体荧光法测定
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
‘ 2
)。
镜像规则
通常荧光发射光谱与它的吸收光谱(与激发光谱形状 一样)成镜像对称关系。
-
19
镜像规则
基态上的各振动能级分布 与第一激发态上的各振动能级 分布类似;
入射光
荧光
-
4
萤石
纯净的萤石为无色,但因含有较多Y、Ce 等元素,造成萤石结构空位,
产生色心而致色,常见的颜色有浅绿色至深绿色,蓝、绿蓝、黄、酒黄、
紫、紫罗兰色、灰、褐、玫瑰红、深红-等。
5
2001年美国遭受911袭击时,美国世贸大厦内一共 有2万5千多人,人们惊讶地发现了一个世界都为之惊 叹的纪录:两座大楼里,1万8千多人在上百层的大楼 完全断电的情况下,在一个半小时之内成功逃生。
l ‘2 > l 2 > l 1 ;
磷光发射:电子由第一激发三重态的最低振动能级→基态 ( T1 → S0跃迁); 电子由S0进入T1的可能过程:( S0 → T1禁阻跃迁) S0 →激发→振动弛豫→内转移→系间跨越→振动弛豫→ T1 发光速度很慢: 10-4~100 s 。

《分子发光分析法》PPT课件

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F
0.11 0.29
λexmax(nm) 205 286
λemmax (nm) 278 321

丁省
0.46
0.60
365
390
400
480
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7-2
戊省 0.52 580 640
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3.荧光与分子结构的关系
• 2)刚性平面结构 荧光物质的刚性和平面性增加,
有利于荧光发射。
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3. 荧光和磷光光谱的产生
(1)荧光:
S1或T1 发光 S0
当电子从第一激发单重态S1的最低振动 能级回到基态S0各振动能级所产生的光 辐射叫荧光
荧光是相同多重态间的允许跃迁,产生 速度快,10-9~10-6s,又叫快速荧光或瞬 时荧光,外部光源停止照射,荧光马上 猝灭
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7-2 提要 返10 回
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提要 返3 回
7-2 分子荧光分析法及其原理
• 一、分子荧光和磷光的产生
1.电子自旋状态的多重性
2. 无辐射跃迁
3. 荧光和磷光光谱的产生
二、分子荧光分析法的基本原理
1.激发光谱和荧光谱
2.荧光强度及其与浓度的关系
3.荧光与分子结构的关系
4.影响荧光强度的因素
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一、荧光和磷光光谱的产生(图)
• 具有不饱和基团的基态分子光照后,价 电子跃迁产生荧光和磷光
基态分子
光照激发
价电子跃迁到激发态
去激发光 * * n
基态
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7-2
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1. 电子自旋状态的多重性
• 单重态:用 “S0” 表示 • 当物质受光照射时,基态电子能级跃迁至
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➢ 荧光量子产率的大小取决于荧光发射与非辐射 跃迁过程的竞争结果。
K << k f
f 1
2021/3/7
12
➢ 磷光量子产率(p)
p
S
TKp
Kp
Kj
K p :磷光发射的速率常数
ST :S1 T1系间窜越的量子产率
Kj :与磷光发射过程相竞争的从T1态发生 的所有非辐射跃迁过程的速率常数的 总和。
其激发态常由环外的羟基或氨基上的n电子激发 转移到环上而产生的,它们的n电子的电子云几 乎与芳环上的π轨道平行,从而共享共轭π电子 结构。
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➢ 吸电子取代基使荧光减弱
醛基、羰基、羧基、硝基
虽也含有n电子,但n电子的电子云并不与芳 环上的π电子云共平面,其 n → π*的跃迁为禁 阻跃迁,且 S1 T1系间窜越的概率大,故而荧 光减弱。
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9
2、荧光、磷光的寿命和量子产率
荧光寿命τf :荧光分子处于S1激发态的平均寿命
f
1 (kf
K)
k f :荧光发射过程的速率常数
K :各种分子的非辐射衰变过程的速率常
数的总和。
典型的
2021/3/7
i 在10-8~
10-10s 10
➢ 磷光寿命τp :磷光分子处于T1激发态的平均寿命。
例如: 苯 硝基苯
T1 S0 T1 S0
辐射跃迁 内转化 系间窜越 辐射跃迁 系间窜越
7
荧光 磷光
➢ 内转化速率很快(k为1011~ 1013s-1 ), S2以上 的激发单重态的寿命很短( 10-1~ 10-13s ),因 而除极少数例外,通常在发生辐射跃迁之前便 发生了非辐射跃迁而衰变到S1态。所以所观察 到的荧光寿命通常是来自S1态的最低振动能级 的辐射跃迁。
内转化:相同多重态的两个电子态间的非辐射跃 迁过程。
例如: S1 S0
T2 T1
系间窜越:不同多重态的两个电子态间的非辐射 跃迁过程。
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例如: S1 T1
5
T1S0
内转换
振动弛豫
内转换
S2
系间跨越
S1
能 量
吸 收



外转换

T1
T2
发 射 磷 光 振动弛豫
S0
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l1
l3
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3
激发态分子不稳定,它可能通过辐射跃迁和非 辐射跃迁的衰变过程而返回基态。
➢ 辐射跃迁的衰变过程伴随着光子的发射,即产生 荧光或磷光。
➢ 非辐射跃迁:振动弛豫(VR) 内转化(ic) 系间窜越(isc)
这些衰变过程导致激发能转化为热能传递给介质。
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4
振动弛豫:分子将多余的振动能量传递给介质而 衰变到同一电子能级的最低振动能级 的过程。
T1 S0 k p << p 达到毫秒级
➢ 荧光(或磷光)强度的衰变
lnI0lnIt t/
I 0 :t=0 I t :t=t
荧光强度 光强度
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➢ 荧光量子产率(f)定义为荧光物质吸光后所发
射的荧光的光子数与所吸收的激发光的光子数之比 值。
f kf (kf K)
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2 、刚性平面构型
➢ 具有刚性平面构型的分子,其振动和转动的 自由度减小,从而增大了发光的效率
例如: 荧光素、曙红 酚酞
强荧光 无荧光
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3 、取代基的影响
➢ 给电子取代基使荧光增强
-NH2、-NHCH3、-N(CH3)2、-OH、-OCH3、-CN、-F
例如: F苯胺 > F苯
① 具有大的共轭双键(π键)体系; ② 具有刚性的平面构型; ③ 环上的取代基是给电子取代基团; ④ 其最低的电子激发单重态为(π,π*)型。
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1、共轭π键体系
具有共轭双键体系的分子,含有易被激发的 非定域的π电子;
共轭体系越大,非定域的π电子越容易被激 发,且有更强的荧光。
例如:萘、蒽、丁省等分子要比苯发射更强的 荧光,且荧光峰随苯环数的增多而向长波长方 向移动。
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二、荧光、磷光与分子结构的关系
➢ 分子中的电子是依序排列在能量由低到高的 分子轨道上。
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σ*
反键轨道
π*
n 电子
π
键合轨道
σ
图8-2.有机分子吸光所涉及的能层
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➢ 虽然很多物质能够吸收紫外和可见光,然而只 有一部分物质能发荧光或磷光,分子能否发荧光 或磷光,在很大程度上决定于它们的分子结构。
l2
l 2 6
➢ 假如分子被激发到S2以上的某个电子激发单重 态的不同振动能级上,处于这种激发态的分子, 很快(约10-12~ 10-14s)发生振动弛豫而衰减到该
电子态的最低振动能级,然后又经过内转化及振 动弛豫而衰变到S1态的最低振动能级。接着,有 以下几种衰变到基态的途径:
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① S1 S0 ② S1 S0 ③ S1 T1
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➢ 荧光(或磷光)量子产率的大小,主要决定于
化合物的结构与性质,同时也与化合物所处环境
因素有关。可用参比法进行测定。
U
S
FU FS
AS AU
U 、FU、AU :待测物质的荧光量子产率、积分
荧光强度、吸光度
S 、F S 、AS :参比物质的荧光量子产率、积分 荧光强度、吸光度
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一、荧光、磷光产生的机理
1、荧光、磷光的产生
当物质分子吸收入射光子的能量之后,发生 了价电子从较低的能级到较高能级的跃迁,这时 分子被激发而处于激发态,称为电子激发态分子。 这一电子跃迁过程经历的时间约为10-15 s。
跃迁所涉及的两个能级间的能量差,等于所
吸收光子的能量。紫外、可见光区的光子能量较 高,足以引起价电子发生电子能级间的跃迁。
➢ 系间窜越是自旋禁阻的,因而其速率常数小得 多( 102~ 106s-1 )。
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➢ 荧光是来自最低激发单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大,激发态的 寿命短。
➢ 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,激发态的 寿命相对较长。
分子荧光与磷光光谱分析法
分子荧光: Fluorescence 分子磷光: Phosphorescence
University of Science and Technology of China
2021/3/7
1
第一节 基本原理
University of Science and Technology of China
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