発光は、エネルギーを吸収した物質による光の放出であり、分子と光の相互作用を伴うプロセスです。エネルギーレベル図、またはヤブロンスキー図は、これらの相互作用をグラフィカルに表現したもので、分子がとるさまざまな状態と遷移を示します。一般的なヤブロンスキー図では、一番下の水平線は分子の基底状態エネルギーを表し、通常は一重項状態です。この状態は、室温の溶液中のほとんどの分子のエネルギーを表します。上の線は、3 つの励起電子状態の振動エネルギーレベルを表します。第 1 および第 2 の電子一重項状態、および第 1 の電子三重項状態です。

これらの 4 つの電子状態はそれぞれ、多数の振動エネルギーレベルに関連付けられています。吸収遷移は、基底一重項電子状態から励起一重項電子状態のさまざまな振動レベルに発生する可能性があります。三重項遷移は多重度の変化を伴うため、発生する可能性は非常に低くなります。励起分子は、いくつかのメカニズムのステップを経て基底状態に戻ることができます。これらのステップのうち、蛍光とリン光は光子の放出を伴いますが、他のステップは無放射プロセスです。基底状態への好ましい経路は、励起状態の寿命を最小化する経路です。したがって、無放射プロセスと比較して蛍光による不活性化が速い場合、そのような放出が観察されます。逆に、無放射経路の速度定数が有利な場合、蛍光は発生しないか、強度が低くなります。

第 1 および第 2 の電子一重項状態に励起された分子は、振動緩和と呼ばれる非放射プロセスを通じて、余分な振動エネルギーを急速に失い、その電子状態の基底振動レベルに緩和します。内部変換という用語は、分子を放射を放出せずに低エネルギー電子状態にする分子間プロセスを表します。これらのプロセスは明確に定義されておらず、十分に理解されていませんが、多くの場合、非常に効率的です。内部変換は、同じ多重度の 2 つの状態 (一重項 - 一重項または三重項 - 三重項) 間で発生する可能性があり、特に 2 つの電子エネルギーレベルが振動エネルギーレベルに重なり合うほど十分近い場合に発生します。

項間交差は別の不活性化プロセスであり、異なる多重度の電子状態間の交差です。内部変換と同様に、2 つの状態の振動レベルが重なると項間交差の可能性が高まります。項間交差は、スピンと軌道の相互作用が増加するため、ヨウ素や臭素などの重い原子を含む分子で最もよく発生します。

振動緩和、内部変換、外部変換、項間交差はすべて、励起状態の分子が光子を放出せずにエネルギーを失う無放射不活性化の形式です。一方、蛍光とリン光には光子の放出が伴います。どちらの場合も、分子はより低いエネルギーの電子状態に戻りますが、違いは関与する状態の多重度と励起状態の寿命にあります。要約すると、発光における不活性化プロセスは複雑で、放射遷移と非放射遷移の組み合わせが伴います。これらのプロセスの効率は、材料の観察される発光特性に大きく影響する可能性があります。