第四章荧光的猝灭
荧光的猝灭解析
5
在猝灭剂存在的情况下： 1M*表示为：[1M*]，同理可得：
I a (k f ki )[ M ] k q [Q ][ M *] 0
1 * 1
Ia [ M ] k f ki k q [Q ]
1 *
式中kq为双分子猝灭过程的速率常数。
6
在猝灭剂不存在和存在的情况下，荧光量子产率 分别为：
15
在电荷转移猝灭中，荧光物质的激发态分子与猝灭剂 分子相互碰撞时，最初形成了“遭遇配合物”，而后成为 实际的激态电荷转移配合物：
1
M Q M ...Q (M Q ) M Q hv
* 1 *
*
M ＋ Q ＋ KT
在介电常数小于10的非极性溶剂中，可观察到有激发态 转移配合物所产生的荧光。但其荧光与1M*的相比，光谱处
0 1 K SV [Q ]
式中：t为猝灭剂存在时测得的荧光寿命。 由上所述，若以F0/F对[Q]作图得一直线，斜率为Ksv。
直观的看，1/ Ksv的数值等于50％的荧光强度被猝灭时猝灭 剂的浓度。假如测定了猝灭剂不存在时的荧光寿命t0，便可 根据kq t0=Ksv的关系求得双分子猝灭过程的速率常数kq。
（3）此外，由于碰撞猝灭只影响到荧光分子的激发态，因 而并不改变荧光分子的吸收光谱。相反，基态配合物的生成 往往引起荧光分子吸收光谱的改变。
Cu2+
结合常数: 7.9×106
Chem. Commun., 2005, 3189–3191.
14
4。 § 4.3 电荷转移猝灭
某些猝灭剂与荧光物质分子相互作用时，发生了电荷转 移反应，即氧化还原反应，即引起荧光的熄灭。由于激发态 分子往往比基态分子具有更强的氧化还原能力，也就是说， 激发态分子是比基态分子更强的电子给体和电子受体，因此 激发态分子更容易发生与其他物质的分子发生电荷转移作用 。 某些强的电子受体的物质，往往是有效的荧光猝灭剂。
荧光淬灭 ppt课件
荧光淬灭
荧光淬灭
荧光猝灭分为静态淬灭和动态淬灭
荧光淬灭
荧光猝灭
• 荧光猝灭（fluorescence quenching）是指荧光物质分子与溶剂分 子之间所发生的导致：荧光强度变化或相关的激发峰位变化或荧 光峰位变化物理或化学作用过程。
• 与荧光物质分子发生相互作用而引起荧光强度变化和相关的激发 峰位和荧光峰位变化的物质被称为荧光猝灭剂
荧光淬灭
• 静态猝灭的特征是基态荧光分子M和猝灭剂Q发生反应，生成非 荧光性物质，使M失去光谱特性。动态猝灭的特征是激发态M*和 Q碰撞，发生能量或电子转移从而失去荧光性，或生成瞬时激发 态复合物MQ*，使荧光分子M的荧光猝灭。动态猝灭通常并不改 变M的吸收光谱。
荧光淬灭
PET光致电子转移
• 分子经过特定波长的电磁波（可视光，紫外光等）照射后发生的 分子内部电子转移现象。
荧光淬灭
• 利用某种物质对某一种荧光物质的荧光猝灭作用而建立的对该猝 灭剂的荧光测定方法，即为荧光猝灭法。一般而言，荧光猝灭法 比直接荧光测定法更为灵敏，具有更高的选择性。
荧光淬灭
动态猝灭
• 激发态荧光分子与猝灭剂碰撞使其荧光猝灭则称为动态猝灭。
荧光淬弱的结合生成复合物，且该复合 物使荧光完全猝灭的现象称为静态猝灭。
荧光的淬灭quench及常见原因
荧光的淬灭quench及常见原因荧光淬灭（quench）是指荧光产生的过程中，由于外界的影响，导致激发态分子的能级跃迁被提前，使得荧光的产生被阻止或减弱的现象。
荧光淬灭是荧光研究中非常重要且广泛存在的现象，其产生的原因有很多。
下面我将详细说明荧光淬灭的常见原因。
一、非辐射淬灭非辐射淬灭是指激发态分子从高能级跃迁到低能级时不发生荧光辐射而产生淬灭。
这种淬灭的原因可以是以下几种。
1. 光化学反应：光化学反应是指分子在激发态下与其他分子发生化学反应，导致激发态能级的跃迁，从而淬灭荧光。
光化学反应的典型例子是光解反应和光化学氧化反应。
2. 能量传递：在某些分子中，能量可以通过共振作用传递给其他分子，从而引起荧光淬灭。
通常情况下，能量传递是通过分子之间的碰撞来实现的。
能量传递的过程中，高能级的激发态分子将能量传递给低能级的分子，导致激发态分子的能级跃迁被提前，从而抑制荧光的发生。
3. 结构效应：某些分子的结构中存在强烈的内禀电场或离子对，这些结构会干扰分子的能级跃迁，使得激发态分子的能级跃迁被提前，从而引起荧光淬灭。
典型的例子是金属离子对荧光的淬灭作用。
二、自失活自失活是指激发态荧光分子在发光前与自身发生非辐射跃迁，因而淬灭了自己的荧光。
自失活可以分为两种类型：1. 内部转换：内部转换是指激发态分子内部电子的重新排布，使得激发态能级的能量被消耗掉，从而淬灭了荧光。
内部转换是由于分子内部振动、转动或电子的自由运动等激发态分子内部的各种相互作用引起的。
2. 共振能量转移：共振能量转移是指激发态分子与周围分子发生相互作用，能量通过共振作用传递给周围分子，从而引起激发态能级的跃迁而淬灭荧光。
共振能量转移通常是通过分子之间的碰撞来实现的。
三、环境因素环境因素也是引起荧光淬灭的重要原因之一。
常见的环境因素包括溶剂、温度和氧气等。
1. 溶剂效应：不同溶剂对荧光的淬灭效应是不同的。
有些溶剂能够影响分子的振动和转动的自由度，从而影响能级跃迁的发生。
荧光猝灭机理
荧光猝灭机理介绍•荧光猝灭是指某些物质在光激发后，荧光强度消失或减弱的现象。
•研究荧光猝灭机理对于理解光电转换和光谱分析等领域具有重要意义。
荧光猝灭机理的分类动态猝灭1.基态猝灭–分子间相互作用引起的基态猝灭称为静态猝灭。
–基态猝灭主要包括自相互作用和相异构体猝灭。
2.激发态猝灭–激发态猝灭是通过能量传递的方式，使得荧光能量被转移至另一个分子或物质中。
–激发态猝灭包括物质本身的激发态猝灭和引起分子间相互作用的激发态猝灭。
静态猝灭1.自相互作用–自相互作用主要包括分子内自猝灭和分子间相互作用导致的自猝灭。
–分子内自猝灭通常是由于分子结构的特殊性质引起的，如紧密堆积、光共振等。
–分子间相互作用导致的自猝灭可以是分子之间的电子能级重叠引发的，也可以是分子间的非辐射能量传递引起的。
2.相异构体猝灭–相异构体猝灭是指同一分子具有两种或多种不同的构象，其中一种构象具有荧光性质，而其他构象则不具有荧光性质。
–相异构体猝灭通常是由于构象间共振耦合引起的。
荧光猝灭机理的研究方法光谱法1.斯托克斯位移–斯托克斯位移是指荧光峰峰值位置与激发峰峰值位置之间的差值。
–通过观察斯托克斯位移的大小和变化，可以推测荧光猝灭机理。
2.荧光寿命–荧光寿命是指荧光消失的时间。
–荧光寿命的变化可以用来探索荧光猝灭的速率和机理。
热力学法1.溶剂效应–溶剂对荧光猝灭有显著影响。
–通过研究在不同溶剂中的荧光猝灭行为，可以了解溶剂效应对荧光猝灭机理的影响。
2.温度效应–温度对荧光猝灭有重要影响。
–通过改变温度，可以探索温度对荧光猝灭速率和机理的影响。
荧光猝灭应用领域1.生物医学领域–荧光猝灭技术在生物医学研究中有广泛应用，包括分子探针、荧光染料和荧光标记等方面。
–通过研究荧光猝灭机理，可以设计更高效的荧光探针，提高生物医学检测的准确性和灵敏度。
2.材料科学领域–荧光猝灭技术在材料科学中有重要的应用，如电子器件、能源材料等。
–研究荧光猝灭机理对于设计新型材料和提高材料性能具有重要意义。
荧光猝灭原理
荧光猝灭原理
荧光猝灭是指荧光物质在特定条件下失去发射荧光的现象。
荧光猝灭原理是由于外部物质的作用导致荧光分子的能量损失或转化，使荧光不能继续发射。
荧光分子在激发态时，处于高能量状态，能够发出辐射光。
然而，环境中存在一些物质，如氧气、金属离子或有机溶剂等，它们与荧光分子发生相互作用，导致荧光分子的激发态能量发生转移或散失。
一种常见的猝灭机制是能量转移猝灭。
当与荧光分子接触的物质具有较高的能级，且能与荧光分子之间发生能量转移时，荧光分子的激发态能量会被传递给这些物质，使其激发或发生非辐射衰减。
这使荧光分子失去发射荧光的能力。
另一种常见的猝灭机制是自由基猝灭。
自由基是一种具有未成对电子的化学物质，它们具有很强的氧化性和活性。
当自由基与荧光分子相互作用时，荧光分子的激发态电子可能被自由基捕获，从而导致荧光猝灭。
除了以上两种机制外，还有其他一些因素可以导致荧光猝灭，如温度、溶剂极性和荧光分子本身的结构等。
总的来说，荧光分子的激发态能量受到外部物质的干扰和损失，导致无法发射荧光。
荧光猝灭的原理对于荧光分析和荧光检测等领域具有重要意义。
通过了解荧光猝灭的机制和影响因素，可以增强对荧光分子的控制和应用，提高荧光技术的灵敏度和准确性。
荧光猝灭
分子结构和化学环境是影响物质发射荧光和荧光强度的重要因素.
至少具有一个芳环或具有多个共轭双键的有机化合物容易产生荧
光,稠环化合物也会产生荧光.饱和的或只有一个双键的化合物,不呈
现显著的荧光.最简单的杂环化合物,如吡啶,呋喃,噻吩和吡咯等,
不产生荧光.
取代基的性质对荧光体的荧光特性和强度均有强烈影响.苯环上的
取代基会引起最大吸收波长的位移及相应荧光峰的改变.通常给电子基
团,如-NH2-,-OH,-OCH3,-NHCH3和-N(CH3)2等,使荧光增强;吸电
子基团,如-CL,-Br,-I,-NHCOCH3,-NO2和-COOH,使荧光减弱.具
有刚性结构的分子容易产生荧光.
大多数无机盐类金属离子不产生荧光,而某些情况下,金属螯合物
却能产生很强的荧光.
溶剂的性质,体系的PH值和温度,都会影响荧光的强度.
荧光分子与溶剂或其他分子之间相互作用,使荧光强度减弱的现象
称为荧光猝灭.引起荧光强度降低的物质称为猝灭剂.当荧光物质浓度
过大时,会产生自猝灭现象.。
荧光猝灭原理
荧光猝灭原理荧光猝灭是指荧光物质在激发态转变为基态的过程中，由于某种原因而失去能量的现象。
荧光猝灭原理是荧光光谱学中一个重要的研究课题，对于理解荧光物质的性质和应用具有重要意义。
首先，我们来看一下荧光猝灭的机制。
荧光物质在受到激发光照射后，电子跃迁至激发态，形成激发态分子。
在激发态分子存在的过程中，如果与其他分子发生碰撞，就可能导致激发态分子失去能量，从而回到基态。
这种失去能量的过程就是荧光猝灭。
荧光猝灭可以通过多种途径实现，比如通过分子间的碰撞传递能量、通过化学反应消耗能量等。
其次，荧光猝灭的影响因素。
荧光猝灭的效果受到许多因素的影响，其中包括温度、溶剂、杂质等。
温度的升高会加快分子的振动和旋转，增加分子间碰撞的频率，从而增加了荧光猝灭的可能性。
溶剂的极性也会对荧光猝灭产生影响，极性溶剂中的荧光物质更容易发生荧光猝灭。
此外，杂质的存在也会加速荧光猝灭的过程，因为杂质分子与荧光物质分子的碰撞会导致能量的传递。
最后，荧光猝灭的应用。
荧光猝灭原理在生物医学领域有着广泛的应用，比如生物成像、荧光探针等。
通过研究荧光猝灭原理，可以设计出更加灵敏的荧光探针，用于生物标记和生物成像。
此外，荧光猝灭还在材料科学、环境监测等领域有着重要的应用价值。
总之，荧光猝灭原理是荧光光谱学中一个重要的研究课题，对于理解荧光物质的性质和应用具有重要意义。
通过深入研究荧光猝灭的机制、影响因素和应用，可以更好地利用荧光猝灭原理，推动荧光光谱学和相关领域的发展。
几种荧光猝灭的方式
几种荧光猝灭的方式荧光猝灭是指在某些特定条件下，荧光物质的荧光强度会减弱或消失的现象。
荧光猝灭可以通过多种方式实现，下面将介绍几种常见的荧光猝灭方式。
一、静态猝灭静态猝灭是指在分子间存在非辐射能量转移的情况下，荧光物质的荧光强度会减弱或消失。
这种猝灭方式常见的机制有电子传递、能量传递和荧光共振能量转移等。
其中，电子传递是指由于电子给体和受体之间的能级差异，导致受体吸收电子给体的激发能量，使得电子给体的荧光被猝灭。
能量传递是指能量从荧光物质传递到其他分子或物质上，使荧光被猝灭。
荧光共振能量转移是指荧光物质与另一种分子之间存在共振能量转移的情况下，荧光被猝灭。
二、动态猝灭动态猝灭是指在溶液中，荧光物质的荧光强度会随着时间的推移逐渐减弱或消失。
这种猝灭方式常见的机制有自由基猝灭、氧气猝灭和分子碰撞猝灭等。
自由基猝灭是指由于自由基与荧光物质之间的反应，使荧光被猝灭。
氧气猝灭是指荧光物质与氧气之间的化学反应导致荧光被猝灭。
分子碰撞猝灭是指荧光物质与其他分子之间的碰撞，导致荧光被猝灭。
三、金属离子猝灭金属离子猝灭是指金属离子与荧光物质之间的相互作用，导致荧光被猝灭。
常见的金属离子猝灭方式有静态猝灭和动态猝灭。
静态猝灭是指金属离子与荧光物质之间形成络合物，使荧光被猝灭。
动态猝灭是指金属离子与荧光物质之间发生电子传递或能量传递的过程，导致荧光被猝灭。
四、溶剂效应猝灭溶剂效应猝灭是指溶剂对荧光物质荧光强度的影响。
常见的溶剂效应猝灭方式有静态猝灭和动态猝灭。
静态猝灭是指溶剂分子与荧光物质之间发生相互作用，导致荧光被猝灭。
动态猝灭是指溶剂分子与荧光物质分子之间发生碰撞，导致荧光被猝灭。
以上所述是几种常见的荧光猝灭方式，每种方式都有不同的机制和特点。
了解这些猝灭方式对于研究荧光物质的性质和应用具有重要意义。
在实际应用中，可以通过调节实验条件，选择合适的猝灭方式，来实现对荧光的控制和调节，从而实现更多的应用。
荧光猝灭实验报告
一、实验目的1. 了解荧光猝灭现象的基本原理和影响因素。
2. 掌握荧光猝灭法的实验操作步骤。
3. 通过实验，学会运用荧光猝灭法对物质进行定量分析。
二、实验原理荧光猝灭是指当荧光物质与猝灭剂接触时，由于猝灭剂与荧光分子发生相互作用，导致荧光强度降低的现象。
荧光猝灭法是利用荧光物质的荧光强度与猝灭剂浓度之间的关系，对猝灭剂进行定量分析的方法。
荧光猝灭原理可分为动态猝灭和静态猝灭两种。
动态猝灭是指猝灭剂与荧光分子发生快速碰撞，使荧光分子能量耗散，从而引起荧光猝灭。
静态猝灭是指猝灭剂与荧光分子形成复合物，降低荧光分子能量，引起荧光猝灭。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：荧光光谱仪、移液器、比色皿、恒温水浴锅、电子天平等。
2. 试剂：荧光素钠（NaF）、乙醇、猝灭剂（如EDTA、Cu2+等）、蒸馏水等。
四、实验步骤1. 配制荧光素钠溶液：准确称取0.1g荧光素钠，溶解于100ml蒸馏水中，配制成1×10^-4 mol/L的荧光素钠溶液。
2. 配制猝灭剂溶液：根据实验需要，配制一定浓度的猝灭剂溶液。
3. 测定荧光光谱：在荧光光谱仪上，设定激发波长为490nm，扫描范围为450-600nm，记录荧光素钠溶液的激发光谱和发射光谱。
4. 猝灭实验：向荧光素钠溶液中逐滴加入猝灭剂溶液，每加入一定量的猝灭剂溶液后，立即记录荧光光谱。
5. 数据处理：利用荧光光谱仪自带软件，绘制荧光强度与猝灭剂浓度的关系曲线，并计算猝灭剂浓度。
五、实验结果与讨论1. 激发光谱和发射光谱：荧光素钠溶液的激发光谱和发射光谱如图1所示。
激发光谱表明，荧光素钠的最大激发波长为490nm；发射光谱表明，荧光素钠的最大发射波长为520nm。
2. 荧光猝灭曲线：荧光猝灭曲线如图2所示。
由图2可知，随着猝灭剂浓度的增加，荧光强度逐渐降低，呈现良好的线性关系。
3. 猝灭机理：根据实验结果，可以判断荧光猝灭机理为动态猝灭。
动态猝灭机理表明，猝灭剂与荧光分子发生快速碰撞，使荧光分子能量耗散，从而引起荧光猝灭。
4无辐射跃迁和荧光的温度猝灭
5.4 无辐射跃迁和荧光的温度猝灭5.4.1 无辐射跃迁绝热近似下局域中心的本征波函数X ψψ=包含两个因子，一个是依赖于原子实位形的电子波函数(),R r ψ，另一个是描述原子实系统在绝热势中运动的波函数()X R 。
一般来说，局域中心系统的总能量与电子-原子实相互作用有关，无法把相互作用能分割为电子的能量和原子实的能量。
然而，在绝热近似下，原子实在绝热势中运动，相应的本征能量就很自然的被归之为晶格振动能，而绝热势的极小值，则通常被归之为电子能。
在这样的绝热近似下，电子能与晶格振动能不能相互转换。
实际上，我们在作绝热近似时忽略了下面列出的项:2212I I I I I X X AX A m ψψψ⎛⎫-∇⋅∇+∇≡=ψ ⎪⎝⎭∑ （5.4-1）其中的算符A 称之为非绝热算符。
考虑到这一项的存在，状态X ψψ=不再是严格的定态。
两个这种类型的状态，如果能量相同，就可能以一定几率从一个状态跃迁到另一个状态。
也就是说，非绝热算符A 把电子和声子的运动耦合在一起，正是由于这种电子-声子相互作用，会导致中心状态间的跃迁。
跃迁的结果，电子能和声子能都变了，但跃迁前后二者之和不变。
这种过程与辐射场无关，称之为非（无）辐射过程（nonradiative processes ）。
这种非辐射过程大多是由处在较高电子态（因而较低振动态）的中心能级跃迁到较低电子态的能级，两个态的电子能之差0ωp 全部变为晶格振动（声子）能 p ħω，即0p p =。
0ω图5.4-1 无辐射跃迁的位形坐标图图5.4-1中的箭头示出了一个非辐射跃迁的元过程 Vm Un →。
跃迁初态的振动态是上电子态的低振动态，末态是下电子态的高振动态，跃迁前后状态的能量相同，但能量的组成变了，电子能之差变成了振动能0()p n m p ωωω→-≡处在上电子态的中心，可能处在不同的振动态，从这些不同初态都可以通过无辐射跃迁到相应末态。
在热平衡条件下，这些无辐射跃迁过程的统计平均就是总 的无辐射跃迁速率。
荧光猝灭原理
荧光猝灭原理荧光猝灭是指荧光物质在受到外界刺激后，瞬间失去发光的现象。
这一现象在荧光材料的研究和应用中具有重要的意义，因此我们有必要深入了解荧光猝灭的原理及其影响因素。
首先，荧光猝灭的原理是什么呢？荧光物质在受到激发后，电子跃迁至激发态，随后通过非辐射跃迁返回基态，释放出荧光。
而荧光猝灭则是指在这个过程中，荧光物质的激发态被外界因素所破坏，导致电子回到基态而不发出光。
荧光猝灭的原理可以通过多种途径实现，如分子间的相互作用、温度的变化、化学反应等。
其次，荧光猝灭的影响因素有哪些呢？首先是分子间的相互作用，如氧化还原反应、分子间的静电作用、分子间的氢键作用等都可能导致荧光猝灭。
其次是温度的变化，温度的升高会加速分子的振动和旋转，增加分子碰撞的频率，从而增加荧光猝灭的概率。
此外，化学反应也是影响荧光猝灭的重要因素，一些化学物质与荧光物质发生反应，会导致荧光猝灭的发生。
在实际应用中，我们需要注意如何减少荧光猝灭的发生。
首先，可以通过改变荧光物质的结构来减少分子间的相互作用，从而减少荧光猝灭的概率。
其次，控制温度也是减少荧光猝灭的有效手段，通过降低温度来减少分子的振动和旋转，减小分子碰撞的频率，从而减少荧光猝灭的发生。
此外，选择合适的环境和条件也可以减少荧光猝灭的发生，如避免与有害化学物质接触，避免高温环境等。
总的来说，荧光猝灭是荧光物质研究中需要重点关注的问题，了解其原理及影响因素对于提高荧光材料的性能具有重要意义。
在实际应用中，我们需要通过改变结构、控制温度、选择合适的环境和条件等手段来减少荧光猝灭的发生，从而更好地利用荧光材料的特性。
希望本文能够对大家有所帮助，谢谢阅读！。
荧光猝灭机理
荧光猝灭机理荧光猝灭是指在荧光体发射荧光时，由于某些原因导致发出来的荧光被猝灭，从而减小了发光强度。
荧光猝灭机理有很多种类型，以下将分别进行介绍。
1.动态猝灭动态猝灭是指在荧光体分子发射荧光时，可通过某些外部冲击和蛋白质分子运动中的碰撞而发生的荧光猝灭。
这种机理是由于荧光物质的分子结构中不同的化学键所包含的键级和结合能量是不同的，它们对动态猝灭过程中的快速电子转移有不同的敏感度，因此在不同环境下导致的动态猝灭机率是不同的。
2.静态猝灭静态猝灭是指荧光体分子在两分子之间的离子对形成后发生的荧光猝灭现象。
这种机理是由于在静态猝灭过程中，荧光分子中的电子能够被氧分子很容易地离子化形成能量较高的离子对，然后离子对散布能量，进而导致荧光发射强度降低。
3.夫兰芒瑞猝灭夫兰芒瑞猝灭是指荧光体分子与周围的氧气分子相互作用而导致的荧光猝灭现象，这是一种较为常见的猝灭机理。
这种机理是由于氧气分子与荧光分子接触时，荧光体中的电子可以被氧分子很容易地有选择性地吸收，然后发射能量较高的电子，导致荧光发射强度降低。
4.能量转移猝灭能量转移猝灭是指在某个分子中有人员被激发发射荧光，但这样的荧光并不会被传递到旁边的荧光体来发射，而是通过能量转移从一个分子传递到另一个分子中，从而导致荧光猝灭现象的发生。
这种机理是由于荧光分子与旁边分子之间可以发生电子和能量传递而导致的。
总的来说，荧光猝灭现象是分子内、分子间和分子与周围热环境之间电子和能量传递的结果。
分子环境的种类和热力学参数的变化都能导致荧光分子发生不同类型的荧光猝灭，通过对不同类型荧光猝灭的深入研究，可以揭示分子内电子和能量转移的机理，寻找应用荧光分子的新途径，进一步将其应用于成像、诊断等方面。
荧光猝灭原理
荧光猝灭原理荧光猝灭是指荧光分子在激发态下，由于与其周围环境发生相互作用而失去激发能量，从而回到基态的过程。
荧光猝灭现象在荧光光谱分析、生物标记、材料研究等领域具有重要的应用价值。
本文将从分子结构、猝灭机制、影响因素和应用领域等方面对荧光猝灭原理进行介绍。
首先，荧光猝灭的分子结构对其发生有重要影响。
分子内的构型、键长、键角等因素都会影响分子的激发态寿命和荧光量子产率，从而影响荧光猝灭的发生。
此外，分子之间的相互作用也会对荧光猝灭产生影响，例如分子间的静电作用、范德华力、氢键等都可能导致荧光猝灭的发生。
其次，荧光猝灭的机制主要包括动态猝灭和静态猝灭两种。
动态猝灭是指在分子激发态寿命内，分子发生与其他分子的碰撞，从而失去激发能量的过程。
而静态猝灭则是指分子之间由于静电作用、范德华力等相互作用导致的荧光猝灭。
这两种猝灭机制在实际应用中都具有重要的意义。
影响荧光猝灭的因素多种多样，其中包括溶剂效应、温度效应、氧气效应等。
溶剂的极性、氧化还原性等性质都会对荧光猝灭产生影响。
温度的变化也会影响分子的振动、转动等运动状态，从而影响荧光猝灭的发生。
此外，氧气的存在也会加速荧光猝灭的发生，因此在实验条件下需要注意排除氧气的干扰。
最后，荧光猝灭在生物标记、荧光探针、材料研究等领域具有广泛的应用。
例如，在生物标记中，通过对荧光猝灭的研究可以设计出更稳定、更灵敏的荧光标记物；在荧光探针领域，荧光猝灭的原理也被广泛应用于分子探针的设计和性能优化；在材料研究中，荧光猝灭的研究有助于设计出更高效的荧光材料。
综上所述，荧光猝灭原理是一个重要的研究领域，其在荧光光谱分析、生物标记、材料研究等领域具有重要的应用价值。
通过对荧光猝灭的深入研究，可以更好地理解荧光现象的本质，为相关领域的应用提供更多的可能性。
荧光猝灭原理
荧光猝灭原理
荧光猝灭是指在荧光物质发射光的过程中，遇到其他物质会发生能量转移，导致荧光强度减弱或消失的现象。
它是由于发光物质与其他物质之间的能量转移过程导致的。
荧光物质在吸收光能后会激发电子跃迁至高能级，随后会自发跃迁回基态，释放出发射光。
然而，在实际情况中，荧光物质周围常常存在着其他的分子或离子。
当这些物质与荧光物质接触时，它们之间会发生能量转移。
能量转移过程有两种类型：辐射转移和非辐射转移。
辐射转移是指能量从受激发的荧光物质传递给周围的分子或离子，使其发生光激发或电能激发等，而非辐射转移则是指能量以非辐射的方式传递给分子或离子的振动、转动、电子或热能。
荧光猝灭主要发生在两种情况下：第一种是在荧光物质吸收光能后，能量传递给其他物质使其受激发放出光。
这种情况下，荧光物质的发射强度会减弱或消失。
第二种情况是荧光物质吸收到的光被其他物质吸收或反射，使得荧光物质无法进行有效的发射光过程。
荧光猝灭的原因可以是物质之间的相互作用，如分子之间的共振能量转移、分子间的电子传递、化学反应等。
也可以是荧光物质与周围介质的相互作用，如溶剂效应、溶液浓度等。
总之，荧光猝灭是由于荧光物质与其他物质之间的能量转移而
导致的荧光强度减弱或消失的现象。
这种现象在荧光分析、生物荧光成像、材料科学等领域中具有重要的意义。
荧光的猝灭
Anal. Chim. Acta 2008, 627, 254–257.
29
30
例 5: A Ratiometric Fluorescent Probe for Cysteine and Homocysteine Displaying a Large Emission Shift
21
例1.
In low-polarity solvents FPP emits at short wavelengths from the LE state (toptwo panels). As the solvent polarity increases a new longer wavelength emission appears. This longer-wavelength emission (lower panel) is due to an internal charge-transfer (ICT) state, which forms rapidly following excitation. In this case the two ends of the fluorophore are held rigidly by the methylene bridge, so that formation of the ICT state does not depend on the twisting.
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1
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荧光猝灭实验操作流程
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制备荧光分子溶液，确保其浓度已知且准确。
第四章 荧光的猝灭
1 k q 0 [Q] 1 K SV [Q]
该式为Stern－Volmmer方程。 t0为没有猝灭剂时测得的荧光寿命； Ksv为Stern－Volmer猝灭常数，是双分子猝灭速率常数 与单分子衰变速率常数的比值。
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根据没有猝灭剂与存在猝灭剂时荧光寿命的不同， 可得Stern－Volmer方程式的另一种表示形式：
0 1 K SV [Q ]
式中：t为猝灭剂存在时测得的荧光寿命。 由上所述，若以F0/F对[Q]作图得一直线，斜率为Ksv。
直观的看，1/ Ksv的数值等于50％的荧光强度被猝灭时猝灭 剂的浓度。假如测定了猝灭剂不存在时的荧光寿命t0，便可 根据kq t0=Ksv的关系求得双分子猝灭过程的速率常数kq。
上式中 [M]0为荧光分子的总浓度；F0与F分别为猝灭 剂加入之前和加入之后所测得的荧光强度。
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区分动态猝灭与静态猝灭： （1）最确切的方法是测量荧光体寿命；
对静态猝灭，猝灭剂的存在并没有改变荧光分子激发态的 寿命，因此t0/t=1; 对动态猝灭，猝灭剂的使荧光分子寿命缩短， t0/t=F0/F （2）动态猝灭由于与扩散有关，而温度升高时溶液的粘度下 降，同时双分子的运动加速，其结果使扩散系数增大，从而 增大双分子猝灭常数。 反之，温度升高可能引起配合物的稳定度下降，从而减 小静态猝灭的常数。
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光诱导电荷转移（photo-induced charge transfer)
Excitation of a fluorophore induces the motion of an electron from one orbital to another. If the initial and final orbitals are separated in space, the electronic transition is accompanied by an almost instantaneous change in the dipole moment of the fluorophore. When the latter possesses an electrondonating group (e.g. -NH2, -NMe2, -CH3O) conjugated to an electronwithdrawing group (e.g. -C=O, -CN), the increase in dipole moment can be quite large. Consequently, the excited state reached upon excitation (called the Franck–Condon state or locally excited state, LE) is not in equilibrium with the surrounding solvent molecules if the latter are polar. In a medium that is sufficiently fluid, the solvent molecules rotate during the lifetime of the excited state until the solvation shell is in thermodynamic equilibrium with the fluorophore. A relaxed intramolecular charge transfer (ICT) state is then reached.
荧光猝灭原理
荧光猝灭原理
荧光猝灭原理是许多实验室和工业应用中广泛使用的一种分析技术。
它基于分子中荧光团的发光特性，通过外部因素的干扰而导致团的荧光强度减弱或完全消失的现象。
这种现象被称为猝灭，是分析中的一个关键概念。
荧光猝灭原理的应用非常广泛。
例如，它可以用于测量分子中的氧浓度、检测污染物、监测环境污染物、诊断疾病等。
因此，荧光猝灭原理已成为生物、化学和物理领域中不可或缺的技术之一。
荧光猝灭原理的基本原理是，荧光分子在受到激发光的作用下会发出荧光。
荧光分子中的荧光团可以在受到外界影响时发生猝灭。
例如，分子中的氧分子会与荧光分子中的荧光团发生反应，从而造成荧光强度的减弱。
这种现象被称为氧猝灭。
荧光猝灭原理的实现通常需要使用一种荧光探针分子。
这种荧光探针分子会被设计成能够对感兴趣的分子进行选择性响应。
例如，荧光探针分子可以响应特定的气体、离子、蛋白质等。
当荧光探针分子受到外界影响时，其荧光发射强度会发生变化，从而可以通过荧光强度的变化来测量分子中感兴趣的物质的浓度。
荧光猝灭原理的应用不仅仅局限于实验室研究。
它还可以用于环境检测、食品安全、医学诊断等领域。
例如，在医学诊断中，荧光猝灭原理可以用于检测糖尿病、肿瘤等疾病的生物标志物。
这种技术
具有高灵敏度、高选择性和高通量等优点，因此在医学领域中具有广泛的应用前景。
荧光猝灭原理是一种非常重要的分析技术，已经成为许多实验室和工业应用中不可或缺的技术之一。
随着技术的不断发展，荧光猝灭原理将在更广泛的领域中得到应用和发展。
荧光的猝灭名词解释
荧光的猝灭名词解释荧光是一种特殊的物理现象，它是当物质受到能量激发后，能量会被吸收并在一段时间内释放出来的过程。
然而，有时候荧光的能量释放并不是持久的，它会突然熄灭，这种现象被称为荧光的猝灭。
要理解荧光的猝灭，首先需要了解荧光发光的基本原理。
当物质受到能量激发时，其分子中的电子会跃迁到一个更高的能级上。
在这个高能级上，电子处于不稳定的状态，并且会趋向于返回到低能级。
它从高能级向低能级跃迁时，就会释放出一些能量，发出荧光。
然而，有一些因素会导致荧光在发光的过程中猝灭。
其中之一是分子与分子之间的碰撞。
当分子碰撞时，会干扰电子从高能级向低能级的跃迁过程，从而减慢或破坏这个过程。
结果，荧光的能量释放减少或中断，荧光产生的光线也会突然熄灭。
另一个导致荧光猝灭的因素是溶剂效应。
荧光现象通常发生在溶液中，而不是固体中。
溶剂分子与荧光物质分子之间的相互作用会影响能级跃迁的速率和效率。
例如，溶剂分子可以通过吸引或排斥荧光物质分子，改变电子跃迁的可能性。
这种溶剂效应可以导致荧光猝灭。
除了碰撞和溶剂效应，温度也是影响荧光猝灭的重要因素。
高温会增加分子的运动速度，导致更多碰撞和相互作用，从而加剧荧光猝灭现象。
研究人员可以通过控制温度来调节荧光的猝灭程度，这在荧光材料的应用中具有重要的意义。
荧光的猝灭不仅是一个基础科学问题，而且在许多领域有着实际应用。
例如，在生物学和医学研究中，荧光标记被广泛应用于显微镜观察和生物分子检测。
然而，荧光的猝灭会影响到这些技术的灵敏度和准确性。
因此，研究人员需要了解并解决荧光猝灭的问题，以提高这些技术的性能。
为了降低荧光猝灭的影响，科学家已经提出了一些解决方案。
一种方法是利用稀释效应，通过减少溶液中荧光物质的浓度来减少相互作用和碰撞的可能性。
另一种方法是将荧光物质固定在固体表面上，避免其与溶剂分子的相互作用。
此外，还可以通过合成特殊结构的分子来改变荧光物质的性质，从而降低荧光猝灭。
综上所述，荧光的猝灭是荧光发光过程中能量释放突然中断的现象。
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在极性溶剂中，1M*的荧光被猝灭剂猝灭时，通常并 不伴随由基态电荷转移配合物所产生的荧光，代之而发生 的是遭遇配合物形成离子对，再经溶剂化作用转变为游离 的溶剂化离子。
1M
*
Q1M
*
••Q
M
S
QS
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具有重原子的猝灭剂分子，它们与荧光物质的激发态 分子所形成的电荷转移配合物，有利于电子自旋的改变， 以致发生电荷转移配合物的离解并伴随着经由三重态的能 量降低：
*对有效的猝灭剂，KSV≈102 － 103 L/mol.
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§4.2 静态猝灭
某些荧光物质溶液在加入一些猝灭剂之后，溶液的 荧光强度显著降低，溶液的吸收光谱有了明显的变化; 其 荧光强度随着温度的升高而增强。 这种现象可能是由于 荧光分子和猝灭剂之间形成不发光的基态配合物的结果。 这种现象称为静态猝灭。
某些强的电子受体的物质，往往是有效的荧光猝灭剂。
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在电荷转移猝灭中，荧光物质的激发态分子与猝灭剂 分子相互碰撞时，最初形成了“遭遇配合物”，而后成为 实际的激态电荷转移配合物：
1M * Q1M *...Q (M Q )* M Q hv
M ＋ Q ＋ KT 在介电常数小于10的非极性溶剂中，可观察到有激发态 转移配合物所产生的荧光。但其荧光与1M*的相比，光谱处 于更长的波长范围，且无精细结构。
2
§4.1 动态猝灭
在动态猝灭过程中，荧光物质的激发态分子通过与 猝灭剂分子的碰撞作用，以能量转移的机制或电荷转移 的机制丧失其激发能而返回基态。
3
溶液中荧光物质分子M和猝灭剂Q相碰撞 而引起荧光熄灭。
比较速率
(1)M＋hυ→M* (吸光)
1
(2)M* k1 M＋hυ (发生荧光)
kf[ M* ]
反之，温度升高可能引起配合物的稳定度下降，从而减 小静态猝灭的常数。 （3）此外，由于碰撞猝灭只影响到荧光分子的激发态，因 而并不改变荧光分子的吸收光谱。相反，基态配合物的生成 往往引起荧光分子吸收光谱的改变。
Cu2+
结合常数: 7.9×106 Chem. Commun., 2005, 3189–3191.
第四章 溶液荧光的猝灭
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荧光猝灭，广义地说包括了任何可使荧光强度降低的作用。 狭义的仅仅指那些由于荧光物质分子与溶剂或溶质分子之间所发 生的导致荧光强度下降的物理或化学作用过程。相互作用所引起 的荧光降低的现象，这些会引起荧光的猝灭的物质称为荧光猝灭 剂。
猝灭过程实际上是与发光过程相互竞争从而缩短发光分子激 发态寿命的过程。 动态猝灭：猝灭剂与荧光物质的激发态分子之间的相互作用 静态猝灭：猝灭剂与荧光物质的基态分子之间的相互作用
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§4。4.3 电荷转移猝灭
某些猝灭剂与荧光物质分子相互作用时，发生了电荷转 移反应，即氧化还原反应，即引起荧光的熄灭。由于激发态 分子往往比基态分子具有更强的氧化还原能力，也就是说， 激发态分子是比基态分子更强的电子给体和电子受体，因此 激发态分子更容易发生与其他物质的分子发生电荷转移作用 。
1M * Q1(M Q )*3M * Q M Q
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某些染料如甲基蓝的荧光可被Fe2＋猝灭，这是由于甲 基蓝的激发态分子与Fe2＋发生氧化还原反应： 例：甲基蓝荧光溶液被Fe2+离子熄灭
D + hυ → D* D* → D + hυ＇ D * + Fe2+ → D－ + Fe3+ D － + H→ DH（半醌） 2DH → D + DH2 （无色染料）
(3)M* +Q k2 M+ Q+ 热 (猝灭过程）kq[ M* ][Q]
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根据恒定态的假设，在连续的照射下，激发态荧光体 1M*会达到一个恒定值，即其生成速率与衰变速率相等， 1M*浓度保持不变，即：
d[1M *] 0 dt
在没有猝灭剂的情况下： 1M*表示为：[1M*]0，根据以上反 应式可得：
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荧光分子和猝灭剂之间形成的不发光的基态配合物 ，可表示为：
M Q MQ
配合物的形成常数为：
K [MQ] [M ][Q]
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荧光强度和猝灭剂浓度之间的关系，可推倒如下：
[M ]0 [M ] [MQ]
F0 F [M ]0 [M ] [MQ] K[Q]
F
[M ]
[M ]
即：
F0 1 K[Q] F
6
在猝灭剂不存在和存在的情况下，荧光量子产率 分别为：
0f
k f [1M * ]0 Ia
kf
kf
ki
f
k f [1M * ] Ia
kf
kf ki kq[Q]
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于是，没有猝灭剂存在时荧光强度F0与存在猝灭 剂时的荧光强度F的比值为：
F0
0 f
kf
ki kq[Q] 1 kq[Q]
上式中 [M]0为荧光分子的总浓度；F0与F分别为猝灭 剂加入之前和加入之后所测得的荧光强度。
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区分动态猝灭与静态猝灭：
（1）最确切的方法是测量荧光体寿命； 对静态猝灭，猝灭剂的存在并没有改变荧光分子激发态的 寿命，因此t0/t=1; 对动态猝灭，猝灭剂的使荧光分子寿命缩短， t0/t=F0/F （2）动态猝灭由于与扩散有关，而温度升高时溶液的粘度下 降，同时双分子的运动加速，其结果使扩散系数增大，从而 增大双分子猝灭常数。
0
1 KSV [Q]
式中：t为猝灭剂存在时测得的荧光寿命。
由上所述，若以F0/F对[Q]作图得一直线，斜率为Ksv。 直观的看，1/ Ksv的数值等于50％的荧光强度被猝灭时猝灭 剂的浓度。假如测定了猝灭剂不存在时的荧光寿命t0，便可 根据kq t0=Ksv的关系求得双分子猝灭过程的速率常数kq。
Ia (k f ki )[1M *]0 0
[1M * ]0
Ia
k f ki
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在猝灭剂存在的情况下： 1M*表示为：[1M*]，同理可得：
Ia (k f ki )[1M *] kq[Q][1M *] 0
[1M *]
Iak Biblioteka ki kq[Q]式中kq为双分子猝灭过程的速率常数。
F f
k f ki
k f ki
1 kq 0[Q] 1 KSV [Q]
该式为Stern－Volmmer方程。
t0为没有猝灭剂时测得的荧光寿命； Ksv为Stern－Volmer猝灭常数，是双分子猝灭速率常数
与单分子衰变速率常数的比值。
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根据没有猝灭剂与存在猝灭剂时荧光寿命的不同， 可得Stern－Volmer方程式的另一种表示形式：