12.10 : التألق الضوئي: الفلورية والفسفورية

التألق الضوئي هو عملية يمتص فيها الجزيء طاقة الضوء ويعيد إطلاقها في شكل ضوء. تحدث هذه الظاهرة عندما تمتص المادة الفوتونات، مما يؤدي إلى انتقال إلكتروناتها إلى حالات إثارة ذات مستويات طاقة أعلى، تليها عملية استرخاء تعود فيها الإلكترونات إلى مستويات الطاقة الأساسية، مع انبعاث الضوء. يتم ملاحظة التألق الضوئي على نطاق واسع في مواد مختلفة، بما في ذلك أشباه الموصلات والمركبات العضوية وغير العضوية.

يشغل زوج من الإلكترونات في حالة دوران مفردة نفس الحالة الأرضية الإلكترونية مع دورات معاكسة، بينما تحدث حالة إثارة ثلاثية عندما لم يعد دوران الإلكترون مقترنًا بدوران الحالة الأرضية. هناك نوعان رئيسيان من التألق الضوئي يعتمدان على حالات دوران الإلكترون المشاركة: الفلورية والفسفورية.

الفلورية هو نوع من التألق الضوئي يتميز بوقت اضمحلال سريع، يتراوح عادةً من النانوثانية إلى الميكروثانية. في الفلورية، تتمتع الحالات المثارة والحالة الأرضية بنفس تعدد دوران الإلكترون، مما يعني أن دوران الإلكترون يظل دون تغيير أثناء الانتقال. تتضمن العملية انتقالات مفردة-مفردة، حيث تكون كل من الحالة المثارة والحالة الأرضية حالات مفردة يكون فيها جميع الإلكترونات متزاوجة.

الفسفورية هي نوع آخر من التألق الضوئي تتميز بزمن اضمحلال أطول بشكل ملحوظ، تمتد من ميلي ثانية إلى دقائق. في الفسفورية، تختلف تعددية دوران الإلكترون بين الحالة المثارة والحالة الأرضية. تتضمن العملية انتقالات ثلاثية-مفردة، حيث تكون الحالة المثارة حالة ثلاثية (إلكترونين غير متزاوجين بدوران متوازي)، والحالة الأرضية هي حالة مفردة. هذه الانتقالات "محظورة بالدوران"، مما يعني أن دوران الإلكترون يجب أن يتغير أثناء الانتقال.

يمكن استخدام كل من الفلورية والفسفورية في تطبيقات مختلفة، مثل أجهزة الاستشعار البصرية والتصوير الحيوي والصمامات الثنائيات العضوية الباعثة للضوء. يتم تسجيل أطياف التألق الضوئي عن طريق قياس شدة الإشعاع المنبعث بالنسبة إلى طول موجة الإثارة أو طول موجة الانبعاث. يتم الحصول على أطياف الإثارة عن طريق مراقبة الانبعاث عند طول موجة ثابت مع تغيير أطوال موجات الإثارة. يتم الحصول على أطياف الانبعاث باستخدام طول موجي ثابت لإثارة الجزيئات.