Fluorescencija

Fluorescuojantys mineralai

Fluorescencija – reiškinys, būdingas kai kurioms medžiagoms. Apšviestos, (dažniausiai ultravioletiniais spinduliais), jos sugeria tuos spindulius ir skleidžia regimąją šviesą, t. y. didesnio bangos ilgio šviesą. Šis spinduliavimas baigiasi, vos tik nutraukiamas išorinis apšvietimas.

Fluorescencijos terminas kilo iš mineralo fluorito (kalcio fluorido) pavadinimo, kadangi jame pirmiausia buvo pastebėtas fluorescencijos reiškinys.

Fluorescencija turi daug praktinių pritaikimų mineralogijoje, gemologijoje, cheminiuose sensoriuose (flurescencinė spektroskopija), fluorescenciniame žymėjime, dažuose, biologiniuose detektoriuose ir, dažniausiai, fluorescencinėse lempose.

Istorija

Lignum nephriticum puodelis padarytas iš Naros medžio (Pterocarpus indicus) ir kolba, kurioje yra fluorescuojantis tirpalas

Matlalinas, fluorescuojanti medyje medžiaga iš medžio Eysenhardtia polystachya

Seniausias fluorescencijos stebėjimas buvo aprašytas Bernardino de Sahagún 1560 m. užpile žinomame kaip lignum nephriticum (lot. inkstų medis). Jis buvo gautas iš dviejų rūšių medžių Pterocarpus indicus ir Eysenhardtia polystachya. Cheminis junginys, kuris yra atsakingas už šią fluorescenciją yra matlaninas, kuris yra vieno iš flavonoidų, randamų medyje, oksidacijos produktas.

1819 m. Edward D. Clarke ir 1822 m. René Just Haüy apibūdino fluorescenciją fluorituose, o 1833 m. David Brewster aprašė šį reiškinį chlorofilui ir 1845 m. tą patį padarė Seras Džonas Heršelis chininui.

Jo 1852 m. straipsnyje „Refrangibility“ (liet. lūžtamumas – šviesos bangos ilgio pasikeitimas), George Gabriel Stokes aprašė fluorito ir urano stiklo gebėjimą pakeisti nematomą šviesą už violetinės matomo spektro pabaigos į matomą mėlynos šviesos spektrą. Jis pavadino šį reiškinį fluorescenciją, nuo žodžio „fluoritas“ – kitas mineralo kalcio difluorido pavadinimas.

Fizikiniai principai

Fotochemija

Fluorescencija įvyksta tada, kai orbitinis molekulės, atomo ar nanostruktūros elektronas atsipalaiduoja iki savo pagrindinės būsenos išspinduliuodamas šviesos fotoną, po to, kai buvo sužadintas iki aukštesnės kvantinės būsenos su energija:

Sužadinimas: $S_{0}+h\nu _{ex}\to S_{1}$

Fluorescencija (emisija): $S_{1}\to S_{0}+h\nu _{em}+heat$

čia $h\nu$ yra fotono energija, kur h yra Planko konstanta ir $\nu$ yra šviesos dažnis.

Būsena S₀ yra vadinama fluoroforo (fluorescuojančios molekulės) pagrindine būsena ir S₁ yra jos sužadintoji būsena.