Фотобиология - Конев С.В.
Скачать (прямая ссылка):
При возбуждении объектов поляризованным монохроматическим светом
различных длин волн (Я) Рфл изменяется, принимая как положительные, так и
отрицательные значения.
*) Для плоских осцилляторов, поглощающих свет в двух измерениях
(симметричные молекулы), предельные значения РфЛ еще меньшие - 0,14.
Рис. 5. Поляризация люминесценции одного нз неподвижных диполей
(распределение диполей по направлениям статистическое)
4. Флуоресценция
17
Зависимость РфЛ=/(Яв) называется поляризационным спектром флуоресценции
(по поглощению). Обычно осцилляторы, соответствующие электронным
переходам S0-^ и So-bS2, ответственным за первую и вторую полосы
поглощения, взаимно перпендикулярны и лежат в плоскости молекулы (для я-
>-я*-переходов). Именно поэтому РфЛ при возбуждении во второй полосе
поглощения имеет отрицательные значения. В промежуточных точках значения
РфЛ связаны с углом между эффективным осциллятором поглощения (сумма
взаимно перпендикулярных векторов-осцилляторов с учетом их вкладов в
поглощение) и осциллятором флуоресценции. Следовательно, поляризационные
спектры флуоресценции по поглощению выявляют взаимоориентацию
осцилляторов различных электронных переходов. После расположения молекул
в одном преимущественном направлении (наложение электрического поля или
механическое растяжение полимерной пленки с включенными в нее молекулами
флуорохрома) может быть установлена и абсолютная ориентация осцилляторов
относительно скелета молекулы. Осцилляторы, соответствующие п-н1*-
поглощению и я*-vn-флуоресценции, перпендикулярны к плоскости молекулы.
Поляризационные спектры флуоресценции по испусканию отражают зависимость
РфЛ от длины волны регистрации по ее спектру при фиксированной длине
волны возбуждения: РфЛ=ДЯрег). Обычно соблюдается постоянство РфЛ по
всему спектру флуоресценции, что подтверждает испускание с одного и того
же возбужденного уровня.
Наконец, из-за поперечного характера световой волны даже при возбуждении
объектов естественным (неполя-ризованным) светом наблюдается частично
поляризованная флуоресценция (спонтанная поляризация Рсп). При этом
наибольшая поляризация флуоресценции, меньшая, однако, чем при
использовании линейно-поляризованного возбуждающего света, наблюдается
при регистрации свечения под углом 90° к направлению распространения луча
возбуждения: Рсп=Р/(2-Р). Ориентация молекул в образце влияет на степень
как обычной, так и спонтанной поляризации, а также на поляризационные
спектры флуоресценции. Варьируя угол наблюдения поляризации
18
Глава I. Взаимодействие света с веществом
флуоресценции, можно установить направление и степень ориентации молекул
в образце.
5. ИНТЕРКОМБИНАЦИОННАЯ КОНВЕРСИЯ, ТРИПЛЕТНЫЕ СОСТОЯНИЯ И
ФОСФОРЕСЦЕНЦИЯ
Наряду с синглетными (S) молекула обладает три-плетными (Т) электронными
уровнями, расположенными в шкале энергий ниже, чем синглетные. Переход
синглет-ного возбужденного состояния за время около 10-12 с в триплетное
называется интеркомбинационной конверсией: S\-v7\ Эта внутримолекулярная
физическая реакция происходит в местах пересечения кривых потенциальной
энергии синглетного и триплетного состояний. При интеркомбинационной
конверсии ориентация спина фотоэлектрона меняется на противоположную, в
результате чего спины двух ранее спаренных электронов становятся
параллельными. Триплетная молекула приобретает парамагнитные свойства,
приближаясь к бирадикалу. Во внешнем магнитном поле триплетный уровень
расщепляется на три составляющих уровня, каждый из которых соответствует
одному из трех типов ориентации суммарного спина: по полю,
перпендикулярно и против поля. Так появился термин "триплетное
состояние". Переход син-глетное-^триплетное состояние (состояния разной
муль-типлетности) запрещен квантовомеханическими правилами отбора:
спиновый запрет и запрет по симметрии. Однако из-за спин-орбитальных
взаимодействий (между спиновым магнитным моментом фотоэлектрона и
орбитальным моментом) в триплетном состоянии всегда есть примесь
синглетного (и наоборот) и вероятность синглет-триплетного перехода резко
возрастает, особенно в присутствии тяжелых атомов.
Триплетное состояние дезактивируется теми же путями, что и синглетное.
При излучательной дезактивации (Т->-50-переход) триплетной молекулы
высвечивается квант фосфоресценции. Фосфоресценция характеризуется теми
же специфическими параметрами, что и флуоресценция: спектром, квантовым
выходом, длительностью возбужденного состояния и поляризацией. Спектры
фосфоресценции сдвинуты в длинноволновую область по
6. Миграция энергии
19
сравнению со спектрами флуоресценции и формируются при излучательных
переходах фотоэлектрона с нижнего колебательного подуровня "триплета" на
различные колебательные подуровни основного состояния.
Вследствие квантовомеханических запретов длительность фосфоресценции
имеет довольно большие значения. У различных органических соединений она
колеблется от 10~4 до 102с. Обычно осциллятор излучательного перехода Т-
