Ֆլուորեսցենցիա

Ֆլուորեսցենցիայի քվանտային ելքը բնութագրում է առաքման պրոցեսի արդյունավետությունը։ Այն իրենից ներկայացնում է առաքված ֆոտոնների թվի հարաբերությունը կլանված ֆոտոնների հարաբերությանը։Քվանտային ելքի առավելագույն արժեքը 1 է, իսկ որպես նվազագույն արժեք ընդունված է 0.1-ը։ Տվյալ նյութի ֆլուորեսցենտային քվանտային ելքը որոշվում է՝ համեմատելով այն ստանդարտի հետ։ Հայտնի և առավելապես կիրառվող ստանդարտ է Խինին սուլֆատի լուծույթը 0.1 Մ ծծմբական թթվում։

Ֆլուորեսցենցիայի երևույթը առնչվում է մի շարք ընդհանուր կանոնների հետ։

Կաշայի կանոն

Համաձայն Կաշայի կանոնի՝ գրգռման ալիքի երկարությունը չի ազդում առաքման ազդանշանի վրա։ Գրգռումից հետո տեղի է ունենում արագ ապագրգռում մինչև S1 մակարդակը, որի պատճառով էլ առաքման ազդանշանը և քվանտային ելքը անկախ են գրգռման ալիքի երկարությունից։

Հայելային պատկերի (անդրադարձի) կանոն

Որպես կանոն, ֆլուորեսցենց առաքման սպեկտրը էլեկտրոնային կլանման սպեկտրի հայելային անդրադարձումն է։ Այս երևույթը կապված է Ֆրանկ-Կոնդոնի սկզբունքի հետ, համաձայն որի էլեկտրոնային անցումների ժամանակ միջուկների տեղաշարժ տեղի չի ունենում և այդպիսի անցումները Յաբլոնսկու դիագրամում պատկերվում են ուղղահայաց գծերով։ Սա նշանակում է, որ ֆլուորոֆորի գրգռված վիճակում տատանողական մակարդակները նման են հիմնական վիճակի տատանողական մակարդակներին։

Ստոքսյան շեղում

Ֆլուորոֆորի գրգռումը, որպես կանոն, տեղի է ունենում մինչև որոշակի տատանողական մակարդակը (S1 կամ S2)։ Որից հետո տեղի է ունենում արագ ապագրգռում մինչև ամենացածր տատանողական մակարդակը՝ S1։ Այս պրոցեսը կոչվում է ներքին կոնվերսիա, որը տեղի է ունենում 10⁻¹² վ ընթացքում։ Մոլեկուլները, որոնք գտնվում են S1 վիճակում, կարող են անցնել նաև առաջին տրիպլետ մակարդակը՝ T1։ Այդպիսի անցումը կոչվում է միջհամակարգային անցում։ Էներգիայի այսպիսի կորուստներով է պայմանավորված այն հանգամանքը, որ առաքման ազդանշանը, ի տարբերություն կլանման, շեղված է դեպի ավելի երկարալիքային տիրույթ, ինչը ստացել է ստոքսյան շեղում անվանումը։

Ֆլուորեսցենց սպեկտրոսկոպիան մեծ նշանակություն ունի կենսաբանական համակարգերի ուսումնասիրման համար։ Դա հիմնված է այն հանգամանքի վրա, որ կենսամոլեկուլներում տեղի ունեցող պրոցեսները անմիջական դրսևորում են ունենում ֆլուորեսցենց սպեկտրներում։ Մասնավորապես, ֆլուորեսցենց սպեկտրոսկոպիայի օգնությամբ հնարավոր է ուսումնասիրել սպիտակուցների հետ տեղի ունեցող կառուցվածքային փոփոխությունները՝ դենատուրացումը։ Ի հաշիվ այն բանի, որ տրիպտոֆանի ֆլուորեսցենցիան շատ զգայուն է միջավայրի փոփոխությունների նկատմամբ, այն անմիջականորեն արձագանքում է սպիտակուցի կառուցվածքային փոփոխություններին։ Կենսաբանական մեմբրաններում արտաքին նշանակրի տեղաբաշխումը ևս հնարավոր է ուսումնասիրել ֆլուորեսցենց սպեկտրոսկոպիայի օգնությամբ։ Այն փաստը, որ մի շարք ֆլուորեսցենց նշանակիրներ ունեն թույլ ֆլուորեսցենցիա ազատ (չկապված) վիճակում և կենսամոլեկուլների հետ կապվելիս, վերջիններիս ֆլուորեսցենցիայի քվանտային ելքը մեծանում է, և դա օգտագործվում է կենսամոլեկուլները, մասնավորապես ԴՆԹ-ն, «տեսանելի» դարձնելու համար։ Չնայած այն բանին, որ ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կազմի մեջ ազոտային հիմքերը պետք է, որ ունենային ֆլուորեսցենցելու հատկություն, սակայն ԴՆԹ-ն գրեթե չի ֆլուորեսցենցում։ Այդ եղանակով ԴՆԹ ուսումնասիրելու համար օգտագործում են արտաքին ֆլուորեսցենցող նշանակիրների մեթոդը։ ԴՆԹ-ի մոլեկուլին կապում են մեկ այլ ֆլուորեսցենցող մոլեկուլ, որն արդեն զգայուն կլինի ԴՆԹ-ի հետ տեղի ունեցող կառուցվածքային փոփոխությունների նկատմամբ, որոնք երևան կգան նշանակրի ֆլուորեսցենց սպեկտրներում։ Այս նպատակով որպես ֆլուորեսցենց նշանակիրներ կարող են օգտագործվել մի շարք նյութեր, ինչպիսիք են ակրիդինային նշանակիրները, էթիդիումի բրոմիդը և այլ հարթ կառուցվածք ունեցող կատիոնային միացություններ։

• "A nano-history of fluorescence" lecture by David Jameson
• Database of fluorescent minerals with pictures, activators and spectra (fluomin.org)
• FSU.edu, Basic Concepts in Fluorescence