荧光和磷光是在分析化学、生物成像和材料科学等领域中的基本现象,它们可以对分子特性进行检测并将细胞结构可视化。了解影响这些发光行为的变量对于最大限度地提高其应用的准确性和效率来说是至关重要的。这些变量大致可以分为化学结构、溶剂特性和外部条件,每个变量在确定荧光和磷光的强度和效率方面都发挥着独特的作用。
化学结构
化学结构能够对荧光和磷光产生显著的影响。
具有低能 π 成键到 π 非成键跃迁的芳香族化合物往往会发出强烈而实用的荧光。相比之下,脂肪族羰基结构和脂环族羰基结构或高度共轭的双键结构也可能会发出荧光,但其程度较低。稠环化合物(例如喹啉和异喹啉)通常也会发出荧光。通过对一个苯环进行取代可以对吸收最大值波长和荧光发射产生显著的影响。例如,卤素取代会产生重原子效应,从而增加了系间跨越达到三线态的概率。与此同时,羧酸取代或羰基取代通常会抑制荧光。具有刚性结构的分子(例如芴)更有可能表现出更高的量子效率,而非刚性分子则会增加内部转化率,从而导致无辐射失活。
溶剂特性
溶剂的选择对于荧光强度来说是至关重要的。随着分子碰撞的增加,温度升高会降低量子效率。低粘度溶剂能够增强外转换,同时降低荧光强度,而含有重原子的溶剂则会抑制荧光并促进磷光。溶解氧的存在可以通过诱导荧光物质发生氧化或促进系间跨越达到三线态的方式来猝灭荧光。
外部条件
pH 值等环境因素会对荧光行为产生影响,尤其是在含有酸性取代基或碱性取代基的芳香族化合物中。这些化合物的质子化形式和非质子化形式在发射强度和波长上都会出现变化,这是酸碱滴定法中用于检测终点的原理。
来自章节 12:
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