Войти
Спектры поглощения и испускания родамина 6Ж со стоксовым сдвигом ~ 25 нм Стоксов сдвиг - это разница (в энергии, волновом числе или единицах частоты ) между положениями максимумов полос спектров поглощения и излучения ( флуоресценция и комбинационное рассеивание - два примера) одного и того же электронного перехода. Он назван в честь ирландского физика Джорджа Габриэля Стоукса. Иногда стоксовы сдвиги даются в единицах длины волны, но это менее значимо, чем единицы энергии, волнового числа или частоты, поскольку зависит от длины волны поглощения. Например, стоксов сдвиг на 50 нм от поглощения на 300 нм больше по энергии, чем стоксов сдвиг на 50 нм от поглощения на 600 нм.
Когда система (будь то молекула или атом ) поглощает фотон, она получает энергию и переходит в возбужденное состояние. Один из способов релаксации системы - испустить фотон, таким образом теряя свою энергию (другим методом может быть потеря энергии в виде энергии поступательной моды (через колебательно-поступательные или электронно-поступательные столкновительные процессы с другими атомами или молекулами)). Когда излучаемый фотон имеет меньшую энергию, чем поглощенный фотон, эта разница энергий является стоксовым сдвигом.
Стоксов сдвиг в первую очередь является результатом двух явлений: колебательной релаксации или диссипации и реорганизации растворителя. Флуорофор - это диполь, окруженный молекулами растворителя. Когда флуорофор переходит в возбужденное состояние, его дипольный момент изменяется, но окружающие молекулы растворителя не могут приспособиться так быстро. Только после колебательной релаксации их дипольные моменты перестраиваются.
Стоксова флуоресценция - это излучение более длинноволнового фотона (более низкой частоты или энергии) молекулой, которая поглотила фотон более короткой длины волны (более высокая частота или энергия). Как поглощение, так и излучение (испускание) энергии различны для конкретной молекулярной структуры. Если материал имеет прямую запрещенную зону в диапазоне видимого света, свет, падающий на него, поглощается, что переводит электроны в более высокоэнергетическое состояние. Электроны остаются в возбужденном состоянии примерно 10-8 секунд. Это число варьируется на несколько порядков в зависимости от образца и известно как время жизни флуоресценции образца. После потери небольшого количества энергии из-за колебательной релаксации молекула возвращается в основное состояние, и энергия испускается.
Если испускаемый фотон имеет больше энергии, чем поглощенный фотон, разница энергий называется антистоксовым сдвигом ; эта дополнительная энергия возникает из-за рассеивания тепловых фононов в кристаллической решетке, охлаждая кристалл в процессе. Оксисульфид иттрия, активированный оксисульфидом гадолиния, является обычным промышленным антистоксовым пигментом, поглощающим в ближней инфракрасной области и излучающим в видимой области спектра. Повышающее преобразование фотонов - еще один антистоксов процесс. Пример этого более позднего процесса демонстрируется преобразованием наночастиц с повышением частоты. Это чаще наблюдается в спектроскопии комбинационного рассеяния света, где его можно использовать для определения температуры материала.
