לומינסנציה, פליטת אור על ידי חומר שספג אנרגיה, היא תהליך הכולל אינטראקציה של מולקולות עם אור. דיאגרמת רמות האנרגיה, הידועה כדיאגרמת ג'בלונסקי, היא ייצוג גרפי של אינטראקציות אלו, הממחיש את המצבים השונים והמעברים שמולקולה יכולה לעבור. בדיאגרמת ג'בלונסקי טיפוסית, הקו האופקי הנמוך ביותר מייצג את רמת האנרגיה במצב היסוד של המולקולה, שבדרך כלל הוא מצב סינגלט. מצב זה מייצג את האנרגיות של רוב המולקולות בתמיסה בטמפרטורת חדר. הקווים העליונים מייצגים רמות אנרגיה ויברציוניות של שלושה מצבים אלקטרוניים מעוררים: מצבי הסינגלט האלקטרוניים הראשון והשני, ומצב הטריפלט האלקטרוני הראשון.
כל אחד מארבעת המצבים האלקטרוניים הללו משויך לרמות אנרגיה ויברציוניות רבות. מעברי בליעה יכולים להתרחש ממצב הסינגלט האלקטרוני במצב היסוד לרמות ויברציוניות שונות של מצבי הסינגלט האלקטרוניים המעוררים. מעבר טריפלט כולל שינוי בריבוי (multiplicity) ולכן הסבירות להתרחשותו נמוכה מאוד. מולקולה מעוררת יכולה לחזור למצב היסוד שלה דרך מספר שלבים מכניים. שניים מהשלבים הללו, פלואורסצנציה ופוספורסצנציה, כוללים פליטה של פוטון, בעוד שאחרים הם תהליכים ללא קרינה. המסלול המועדף לחזרה למצב היסוד הוא זה שממזער את זמן החיים של המצב המעורר. לפיכך, אם הדה-אקטיבציה באמצעות פלואורסצנציה היא מהירה ביחס לתהליכים ללא קרינה, פליטה כזו תיראה. לעומת זאת, פלואורסצנציה אינה נוכחת או פחות אינטנסיבית אם מסלול ללא קרינה הוא בעל קבוע קצב מועדף יותר.
מולקולות שהגיעו למצבי הסינגלט האלקטרוניים הראשון והשני מאבדות במהירות כל עודף אנרגיה ויברציונית ונרגעות לרמת הויברציה במצב היסוד של אותו מצב אלקטרוני, בתהליך ללא קרינה הנקרא הרפיית ויברציה. המונח "המרה פנימית" מתאר תהליכים בין-מולקולריים שמשאירים את המולקולה במצב אלקטרוני באנרגיה נמוכה יותר ללא פליטת קרינה. תהליכים אלו אינם מוגדרים היטב ואינם מובנים במלואם, אך הם לרוב יעילים מאוד. המרה פנימית יכולה להתרחש בין שני מצבים בעלי אותו ריבוי (סינגלט-סינגלט או טריפלט-טריפלט), במיוחד כאשר שתי רמות האנרגיה האלקטרוניות קרובות מספיק כדי שתהיה חפיפה ברמות האנרגיה הויברציוניות.
מעבר בין-מערכתי (intersystem crossing), תהליך דה-אקטיבציה נוסף, הוא מעבר בין מצבים אלקטרוניים בעלי ריבוי שונה. כמו בהמרה פנימית, ההסתברות למעבר בין-מערכתי עולה אם רמות הויברציה של שני המצבים חופפות. מעבר בין-מערכתי נפוץ במיוחד במולקולות המכילות אטומים כבדים, כגון יוד או ברום, בשל אינטראקציות מוגברות בין הספין למסלול.
הרפיה רטט, המרה פנימית, המרה חיצונית והצלבה בין-מערכתית הן כולן צורות של השבתה ללא קרינה שבה מולקולה במצב נרגש מאבדת אנרגיה מבלי לפלוט פוטון. מצד שני, הקרינה והזרחן כרוכים בפליטת פוטון. בשני המקרים, המולקולה חוזרת למצב אלקטרוני באנרגיה נמוכה יותר, אך ההבדל טמון בריבוי המצבים המעורבים ובמשך החיים של המצב הנרגש. לסיכום, תהליכי הנטרול בהארה הם מורכבים וכוללים שילוב של מעברים קרינתיים ולא קרינתיים. היעילות של תהליכים אלה יכולה להשפיע רבות על תכונות הזוהר הנצפות של חומר.
From Chapter 12:
Now Playing
Introduction to Molecular Spectroscopy
500 Views
Introduction to Molecular Spectroscopy
1.8K Views
Introduction to Molecular Spectroscopy
1.3K Views
Introduction to Molecular Spectroscopy
925 Views
Introduction to Molecular Spectroscopy
2.8K Views
Introduction to Molecular Spectroscopy
2.4K Views
Introduction to Molecular Spectroscopy
1.3K Views
Introduction to Molecular Spectroscopy
1.2K Views
Introduction to Molecular Spectroscopy
988 Views
Introduction to Molecular Spectroscopy
1.6K Views
Introduction to Molecular Spectroscopy
565 Views
Introduction to Molecular Spectroscopy
384 Views
Introduction to Molecular Spectroscopy
337 Views
Introduction to Molecular Spectroscopy
482 Views
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved