荧光的猝灭ppt课件
报告基因和荧光淬灭 ppt课件
范围内，则供体CFP发出的荧光可被YFP吸收，并激发YFP发出黄色荧光，此时
通过测量CFP荧光强度的损失量来确定这两个蛋白是否相互作用。两个蛋白距离
越近，CFP所发出的荧光被YFP接收的量就越多，检测器所接收到的荧光就越少。
如Tsien & Miyawaki采用FRET技术检测细胞内Ca2+的浓度变化。他们将CFP
3
直到1992年，道格拉斯•普瑞舍克隆并测序了野生型的GFP，文章发表在《Gene》 杂志上。但具有讽刺意味的是，基金评审委员会认为普瑞舍的工作没有意义，不 愿提供经费。普瑞舍一气之下，离开了科学界，将GFP的cDNA送给了几个实验室。
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GFP的结构以及发光原理，要到1990年代通过X光衍射才得到证实：GFP的肽链 构成一个桶状结构，在其中心由3个氨基酸携带的芳香集团构成了发光核心结 构。 但克隆并在真核细胞表达很长时间没成功
ppt课件
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ppt课件
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钱永健的贡献，是利用他在活体荧光研究方面的丰富经验，对GFP进行改造，他
的实验室利用定点突变改造出来 EGFP，不仅提高了荧光强度，更重要的可以在 普通的荧光显微镜下用现有的荧光滤镜观察到，而且光谱单一，不会和其它荧光 染料的光谱发生干扰。接着他的实验室又陆续推出了不同颜色的 GFP，如蓝色 (BFP)和黃色(YFP)的荧光蛋白。这为同时在同一个细胞或组织内标记多种蛋白或 结构打下了基础
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
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
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肿瘤转移过程
ppt课件
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应用举例：
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
荧光的猝灭解析
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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。
荧光淬灭定义课件
03
荧光淬灭的实验方法
荧光光谱法
总结词
荧光光谱法是一种通过测量荧光物质发射的荧光光谱来 研究荧光物质性质的方法。
详细描述
荧光光谱法利用不同荧光物质发射的荧光具有不同波长 和强度这一特性，通过测量荧光光谱的波长和强度，可 以了解荧光物质的分子结构和分子间的相互作用。
高选择性
荧光淬灭技术可以通 过选择适当的淬灭剂 ，实现对特定荧光物 质的淬灭，从而实现 高选择性检测。
应用广泛
荧光淬灭技术可以应 用于多种类型的荧光 物质，包括有机荧光 物质和无机荧光物质 。
缺点
需要选择合适的淬灭剂
不同的荧光物质可能需要不同的淬灭 剂，因此需要选择合适的淬灭剂才能 获得最佳的检测效果。
用。
荧光淬灭的程度取决于多种因素，如荧光物质的 03 性质、溶剂的性质、温度、压力等。
荧光淬灭的原理
荧光淬灭的原理主要包括能量转移淬 灭、动态碰撞淬灭和静态碰撞淬灭等
。
动态碰撞淬灭是指荧光物质分子与另 一种分子发生碰撞，导致荧光物质分 子振动能级升高，从而降低荧光强度
。
能量转移淬灭是指荧光物质分子与另 一种分子之间发生能量转移，导致荧 光强度降低。
医学研究中的应用
荧光淬灭在医学研究中主要用于药物筛选和疾病 诊断。通过荧光标记技术，可以对药物与靶点的 结合进行实时监测，从而筛选出具有潜在疗效的 药物。
荧光淬灭还可以用于肿瘤诊断和治疗。通过荧光 标记技术，可以对肿瘤细胞进行标记和追踪，从 而实现对肿瘤的精准诊断和治疗。
环境监测中的应用
《原子荧光原理》PPT课件
立。当浓度增加时，(4)式带二次项、三次
项… ，If与C的关系为曲线关系。
h
6
4、原子荧光仪器
• 1）、仪器的构成： • 原子荧光仪器由三部分组成：激发光源、
原子化器、检测电路。
• • 激发光源
• 原子化器
检测电路
h
7
• 2）、激发光源：HCL EDL
•
对光源的要求：高强度、高稳定性
• 3）、原子化器：
成氢化物： BH4+3H2O+H+=H3BO3+Na++8H*+Em+
• =EHn+H2(气体）
• 式中Em+代表待测元素，EHn为气态氢化物（m可
以等于或不等于n）。
• 使用适当催化剂，在上述反应中还可以得到了镉和 锌的气态组分。
h
10
3、氢化物元素的价态
•
元素
As
•
Sb
•
Bi
•
Se
•
Te
•
Ge
11. 打印机 A. 光学系统
h
15
AFS-820原子荧光光度计
h
16
AFS-820原子荧光光度计
氢化物反应系统连接图
h
17
AFS-830原子荧光光度计
h
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AFS-830原子荧光光度计
氢化物反应系统连接图
h
19
蠕动泵进样氢化物反应系统原理图
h
20
AFS-930原子荧光光度计
h
21
AFS-920原子荧光光度计
h
5
• 将(3)式按泰勒级数展开，并考虑当N很小时，
忽略高次项，则原子荧光强度If表达式简化为：
《荧光光谱法》PPT课件
O
CC
3b
Counts
60000 40000
O C 2H 5
20000
0 300 350 400 450 500 550 600
Wavelength (nm)
精选课件ppt
8
从图可看出激发光谱同荧光光谱大致成
镜相对称 a.荧光光谱(发射光谱）形状与基态S0振能级的分布情况（即能量间
隔情况）有关 b. 激发光谱(吸收谱)形状与激发态S1振动能级的分布有关 c. S0、、S1态中振动能级的分布是相似的(说明峰形状相 似）
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33
一般情况下，多采用相对灵敏度来表示。相对灵敏度是以喹啉硫酸氢 盐的0.05mol/L硫酸溶液为标准，并定为1，然后与相同浓度荧光物 质的荧光强度比较，可求该物质的相对灵敏度。
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34
3. 荧光分析法的选择性 很多分子在紫外可见区有吸收，但其中
只有一部分能再发射荧光或磷光，故荧光法 固有干扰很少，选择性较好。
b. 荧光物质的激发态分子M*与基态分子M形成激发态的二聚体（M*M）。
c. 基态的荧光物质分子的缔合。荧光自猝灭是与浓度有关的效应，因而 通过在荧光测定前稀释溶液的办法，可避免这一现象的发生，或减 小它所产生的影响。
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三、发光强度同浓度的关系
荧光强度If正比于吸收的光量Ia与荧光量子产
11
❖ 3、降落到第一电子激发态的最低振动能级的分子，继续降落到基态 的各个不同振动能级，同时发射出相应的光量子，这就是荧光；
❖ 4、到达基态的各个不同振动能级的分子，再通过无辐射跃迁最后回 到基态的最低振动能级。
精选课件ppt
12
分子产生荧光必须具备两个条件：
荧光猝灭类型
荧光猝灭一般有静态猝灭和动态猝灭。
可以通过测定猝灭常数与温度的关系来区分。
静态猝灭是由于猝灭剂与荧光基团发生了结合生成不发荧光的物质，因而当温度升高的时候，体系紊流程度增加，导致猝灭常数减小；而动态猝灭是由于猝灭剂与荧光基团发生碰撞导致荧光强度减少，因而当温度升高，进而体系紊流增大是碰撞加剧，从而猝灭常数增大。
你可以查找相关文献比如Y.-Q. Wang, H.-M. Zhang, G.-C. Zhang, W.-H. Tao, S.-H. Tang, Interaction of the flavonoid hesperidin with bovine serum albumin: A fluorescence quenching study, Journal of Luminescence, 126 (2007) 211-218.无论是动态猝灭还是静态猝灭，F0/F与之间均存在着线性关系，单独通过测量荧光强度所得到的荧光猝灭数据而没有提供其他信息的情况下，是很难判断所发生的猝灭现象究竟属于动态猝灭还是静态猝灭。
通常需要提供猝灭现象与寿命、温度和粘度的关系及吸收光谱的变化情况等信息。
(1) 变温实验动态猝灭由于与扩散有关，而温度升高时溶液的粘度下降，同时分子的运动加速，其结果将使分子的扩散系数增大，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程度。
根据Stern-V olmer方程作图，如果高温的斜率大于低温的斜率，则为动态猝灭；反之，则为静态猝灭。
(2) 测量吸收光谱动态猝灭只影响到荧光分子的激发态，因而并不改变荧光物质的吸收光谱；而在静态猝灭中，基态配合物的生成往往将引起荧光物质吸收光谱的改变。
(3) 测量荧光寿命静态猝灭过程中猝灭剂的存在并不改变荧光分子激发态的寿命，τ0/τ=1。
而动态猝灭，猝灭剂的存在使荧光寿命缩短，τ0/τ=F0/F。
区分静态猝灭与动态猝灭最确切的方法是寿命的测定，但由于目前的实验条件所限，荧光寿命的测量一般不易进行。
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。
动态猝灭
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4.时效应
值得注意的是，在介质黏度较低时，在时间极短时，瞬时
项 具有重要意义（ <100ps 在黏度接近于水时 . ）而且可以忽略
不计，而在粘性介质里，这一项是不能忽略的（此时荧光衰变
不再是单指数衰变过程）。 瞬时项？
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4.瞬时效应
在持续光照下，通过采用具有恒定强度的光来提供无限短 的光脉冲，可以很容易地计算出稳态下的荧光强度。它可以简 单的通过集成 δ 脉冲的响应来获得。有和没有猝灭剂存在时的
12
3.Stern–Volmer 动力学
有如下两种情况： 1.如果双分子作用的过程不受扩散限制，Kq=PK1，P表示双 分子通过碰撞发生猝灭的概率，k1是反应速率常数。
2. 如果双分子作用的过程不受扩散限制：此时kq和是反应速
率常数k1是完全相同的，可以用下面的简化形式（第一次由
Smoluchowski提出）
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3.Stern–Volmer 动力学
其中：k是玻尔兹曼常数，η是介质的黏度，T表示热力学温度，f是
一个等于6或4的边界条件系数.
在室温下分子的扩散系数在大多数溶剂中在 10-5 cm2 s-1左右。在 溶液中，K1大约在109-1010 Lmol-1S-1左右，如果 RM和RQ相等， 扩
散速率常数是约等于8RT/3η.
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3.Stern–Volmer 动力学
其中；Rc表示两分子之间的距离（单位为cm），D表示两 分子间相互作用的扩散系数（单位：cm2 s-1），N等于阿伏 伽德罗常数Na/1000，Rc等于荧光分子半径RM与猝灭剂RQ 半径之和。两分子间相互作用的扩散系数D是激发态分子 和猝灭剂分子两个分子间平移扩散系数DM,DQ之和，可以 通过斯托克斯-爱因斯坦公式求出：
第四章荧光的猝灭
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.
9
§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)
荧光的猝灭ppt课件
§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 。
Org. Lett.，2008， 10， 5577-5580.
Fig.1. Absorption and fluorescence spectral changes of probe 1 upon addition of increasing concentration Cys.
31
例 6：
ICT On
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。
9
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]
10
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
A selective colorimetric chemosensor for thiols based on intramolecular charge transfer mechanism
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。
荧光猝灭法基本原理
荧光猝灭法基本原理：
荧光猝灭是荧光物质分子与溶剂分子之间发生猝灭，荧光猝灭分为静态猝灭和动态猝灭。
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。
激发态反应、共振能量转移、形成非荧光性的络合物、分子碰撞、pH变化、温度变化、压力变化等各式各样的原因都可能引起荧光淬灭。
激发光的长时间照射是荧光淬灭的最常见原因：荧光的产生需要激发光的照射，但这会促进激发态分子与其它分子相互作用、引起碰撞，进而导致荧光淬灭。
能够引起荧光淬灭的物质称淬灭剂，常见的是卤素离子、重金属离子、具有氧化性的有机化合物（硝基化合物、重氮化合物、羰基化合物和羟基化合物）、氧分子。
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。
荧光淬灭专题教育课件
PET光致电子转移
• 经典旳光诱导电子(photo induced electron transfer，PET)转移体系 是由包括电子给体旳受体部分R(receptor)，经过间隔基S(spacer,如 一CH2一)和荧光团F(fluorophore)相连而构成旳。其中荧光团部分 是能吸收光和发射荧光旳场合，受体部分则用来结合客体，这两 部分被间隔基隔开，又靠间隔基相连而成一种分子，构成了一种 在选择性辨认客体旳同步又给出光信号变化旳超分子体系。PET 荧光分子探针中，荧光团与受体单元之间存在着光诱导电子转移， 对荧光有非常强旳淬灭作用，一般是电子从供体转移到激发态荧 光团。所以在未结合客体之前，探针分子不发射荧光，或荧光很 弱。一旦受体与客体相结合，光诱导电子转移作用受到克制，甚 至被完全阻断，荧光团就会发射荧光。
• 利用某种物质对某一种荧光物质旳荧光猝灭作用而建立旳对该猝
灭剂旳荧光测定措施，即为荧光猝灭法。一般而言，荧光猝灭法 比直接荧• 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。
静态淬灭
• 基态荧光分子与猝灭剂之间经过弱旳结合生成复合物，且该复合 物使荧光完全猝灭旳现象称为静态猝灭。
• 静态猝灭旳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失去光谱特征。动态猝灭旳特征是激发态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旳荧光猝灭。动态猝灭一般并不变 化M旳吸收光谱。
PET光致电子转移
• 分子经过特定波长旳电磁波（可视光，紫外光等）照射后发生旳 分子内部电子转移现象。
荧光淬灭
荧光猝灭分为静态淬灭和动态淬灭
荧光猝灭
• 荧光猝灭（fluorescence quenching）是指荧光物质分子与溶剂分 子之间所发生旳造成：荧光强度变化或有关旳激发峰位变化或荧 光峰位变化物理或化学作用过程。
5.4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:2212II I I IX 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0ω p 全部变为晶格振动（声子）能 p ħω，即0p p =。
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。
荧光的猝灭
Anal. Chim. Acta 2008, 627, 254–257.
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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.
0 f
kf [ M ] Ia k f [1M * ] Ia
1
* 0
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。
8
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。
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1 kq0[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：
*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。
0 1 K [ Q ] SV
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。
0 f
kf [ M ] Ia kf [1M*] Ia
1
* 0
kf ki kf ki kq[Q ] kf
kf
f
7
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：
0 k f ki kq[Q] kq[Q] F f 0 1 F f k f ki k f ki
1 * 0
5
在猝灭剂存在的情况下： 1M*表示为：[1M*]，同理可得：
I ( k k M ] k [ Q ][ M *] 0 a f i)[ q
1 * 1
I a [M ] k k k [ Q ] f i 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：
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 k * M＋hυ (发生荧光) • M kf [ M* ] k • M* +Q M+ Q+ 热 (猝灭过程）kq[ M* ][Q]
10
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：
[MQ ] K [M][Q]
11
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
于更长的波长范围，且无精细结构。
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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。
1* 1* M Q M Q M Q S S
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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：
（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.
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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 。 某些强的电子受体的物质，往往是有效的荧光猝灭剂。
1
2
4
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：
1 * 0 Ia (kf k )[ M ] 0 i
Ia [M ] kf k i
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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：
1 *
1 * * M Q M ... Q ( M Q ) M Q hv
M ＋ Q ＋ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱKT
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
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。
荧光的猝灭
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