親子におすすめの新型プラネタリウムとは?

蛍光物質を多く導入するとある濃度以上で蛍光があまり光らなくなる濃度消光が発生します。この濃度消光を評価する方法の一つに寿命測定があります。しかし、有機蛍光色素の寿命は1ナノ秒で、高価な機器を必要とします。濃度消光を評価する方法で、寿命測定以外の手法をご存知ないでしょうか?宜しくお願いします。

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A 回答 (1件)

蛍光強度の Stern-Volmer プロットを取るとか.

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この回答へのお礼

Stern-Volmerプロットに関する文献を探してみます。有り難うございます。

お礼日時:2006/08/11 10:27

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Q蛍光物質の自己消光

蛍光物質についてです。
濃度消光と自己消光(self-quenching)とはどういう現象のことを差すのでしょうか?教えてください。

Aベストアンサー

濃度消光とは発光分子の濃度が高くなると蛍光が弱くなる現象で特に赤色発光材料などはこの現象を起こしやすいのでこれを防止するために「ドーピング法」を用いることがあります。
自己消光は蛍光物質が励起状態と基底状態とで同時に存在する場合、お互いに干渉しあって消光してしまうことを言います。
ちなみに「ドーピング法」とは発光層に「ホスト材料と発光ドーパント」で構成させる方法です。

Q波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式は?

波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式を知っていたら是非とも教えて欲しいのですが。
どうぞよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

No1 の回答の式より
 E = hc/λ[J]
   = hc/eλ[eV]
となります。
波長が nm 単位なら E = hc×10^9/eλ です。
あとは、
 h = 6.626*10^-34[J・s]
 e = 1.602*10^-19[C]
 c = 2.998*10^8[m/s]
などの値より、
 E≒1240/λ[eV]
となります。

>例えば540nmでは2.33eVになると論文には書いてあるのですが
>合っているのでしょうか?
λに 540[nm] を代入すると
 E = 1240/540 = 2.30[eV]
でちょっとずれてます。
式はあっているはずです。

Q共役の長大=長波長シフト?

芳香族多環化合物で、π電子共役系が伸びることによってなぜHOMO-LUMO差が縮まるのかがわかりません。
π電子共役系が伸びるとUV吸収スペクトルの吸収極大は長波長シフトすることは実験的にわかります。そして、長波長シフトはHOMO-LUMO差が縮まることによって引き起こされることも理解できますが、なぜHOMO-LUMO差が縮まるのかがわかりません。
なるべく量子化学に踏み込まずに、単純に説明できる方がいらっしゃいましたらお願いします。

Aベストアンサー

例えば、水素原子二つから水素分子ができる場合、それぞれの電子軌道を
下図のように描いたと思います;


↑      ─σ*    ←軌道の重なりで生じた反結合性軌道
|    /   \  
|1s─       ─1s ←軌道が重なる前のエネルギー準位
|    \   /
|      ─σ     ←軌道の重なりで生じた結合性軌道

|  Ha      Hb
 (Ha、Hbはそれぞれ水素原子)


π電子共役系でもこれと同様に考えると、感覚的に理解できるかもしれません。
まず、その共役系の4つの原子の、π結合にあずかる4つのp軌道について、
それぞれ2個同士で軌道の重なりを考えます;


↑        ─ πab*           ─ πcd*
|      /   \           /   \  
|     /      \        /      \  
┼ 2p─          ─2p 2p─          ─2p
|     \      /        \      /
|      \   /           \   /
|         ─ πab           ─ πcd

   Ca         Cb    Cc         Cd
 (Ca~Cdはそれぞれ炭素原子、πab・πab*はそれぞれCa・Cbのp軌道の
  重なりで生じた結合性軌道・反結合性軌道。πcd・πcd*も同様)

次に、このπab・πab*とπcd・πcd*との間の軌道の重なりを考えます。
このとき、先程のp軌道同士の場合に比べると、軌道の重なりは小さいため、
エネルギー準位の分裂幅も小さくなります(因みに、重なり0→分裂幅0);

                 _π4
E            /       \
↑  πab* ─                ─ πcd*
|           \       /
|                ̄π3

|               _π2
|           /       \
|   πab ─               ─ πcd
|           \       /
                  ̄π1
   Ca         Cb    Cc         Cd

 (元のp軌道は省略、そのエネルギー準位は左端の『┼』で表示)


この結果、Ca~Cdの炭素上にπ1~π4の4つの軌道ができます。
元のp軌道よりエネルギー準位の低いπ1・π2が結合性軌道(π2がHOMO)、
高いπ3・π4が反結合性軌道(π3がLUMO)になります。
(軌道が重なると、「重なる前より安定な軌道」と「重なる前より不安定な軌道」が
 生じますが、このように、必ずしもそれが「結合性軌道と反結合性軌道となる」
 とは限りません;その前に大きな安定化を受けていれば、多少不安定化しても
 結合性軌道のまま、と)

このように考えれば、それぞれのHOMOとLUMOのエネルギー差は、CaとCbの2つの
π電子系で生じた時に比べ、Ca~Cdの4つのπ電子系の方が小さくなることが
理解していただけるのではないかと思います。


<余談>
このようにして共役系が延長していくと、軌道の重なりによる安定化幅はさらに小さく
なっていくため、「軌道」というよりは「電子帯(バンド)」というべきものになります。
また、HOMO-LUMO間のエネルギー差も縮小し、常温で励起が起こるようになります。
これによって、芳香族ポリマーや黒鉛などは電導性が生じているわけです。

例えば、水素原子二つから水素分子ができる場合、それぞれの電子軌道を
下図のように描いたと思います;


↑      ─σ*    ←軌道の重なりで生じた反結合性軌道
|    /   \  
|1s─       ─1s ←軌道が重なる前のエネルギー準位
|    \   /
|      ─σ     ←軌道の重なりで生じた結合性軌道

|  Ha      Hb
 (Ha、Hbはそれぞれ水素原子)


π電子共役系でもこれと同様に考えると、感覚的に理解できるかもしれません。
まず、その共役系...続きを読む

Q色度(x,y)をスペクトルデータから計算したいです。

色度(x,y)をスペクトルデータから計算したいです。
任意のスペクトルデータを入力し色度(x,y)を計算したいです。
EXCELやフリーのソフトで、その様なことができるものはありますか?

Aベストアンサー

もしマクロの作り方が分からなければ以下の手順を参考にしてください。
【マクロの作成方法】
   (1) Excelワークシートを新規に作成し、ALTキーを押しながら F8 キーを押す
   (2) マクロ名の欄に適当なマクロ名(xy など)を書いて「作成」をクリック
   (3) Visual Basicの編集画面の Sub マクロ名() と End Sub の間にコードを貼り付ける(回答No.2ののプログラムの Sub xy() と End Sub の間の文章を コピー&ペースト すれば良い)
   (4) 編集画面を閉じる(ALT+Q)

【マクロの実行方法】
実行する前にワークシートのセルに必要なデータが書き込まれていないとエラーになります
   (1) Excelワークシートに戻り、ALTキーを押しながら F8 キーを押す
   (2) 作成したマクロ名を選んで「実行」をクリック

【マクロの内容の変更方法】
   (1) ALTキーを押しながら F8 キーを押す
   (2) 作成したマクロ名を選んで「編集」をクリック
   (3) 内容を変更する(編集画面のままでF5キーを押すと変更されたマクロが実行されます)

【セキュリティレベルの変更】
マクロを含むExcelファイルを開くとき、セキュリティレベルによってはマクロが実行できない場合があります。その場合、以下の手順でセキュリティレベルを変更してください。
(Excel 2003の場合)
   新規にワークシートを作成して、ツールバーの「ツール」→「オプション」→「セキュリティー」タブ→「マクロセキュリティー」→セキュリティーレベルの「中」または「低」の選択→OK→OK→Excel終了→マクロを含むExcelファイルを開く
(Excel 2007の場合)
   新規にワークシートを作成して、左上隅の丸(Officeボタン)をクリック→下端の「Excelのオプション」を選択→左側の「セキュリティーセンター」を選択→右下の「セキュリティーセンターの設定」をクリック→左側の「マクロの設定」をクリック→「すべてのマクロを有効にする」を選択→OK→OK→Excelの終了(保存しない)→マクロを含むExcelファイルを開く

もしマクロの作り方が分からなければ以下の手順を参考にしてください。
【マクロの作成方法】
   (1) Excelワークシートを新規に作成し、ALTキーを押しながら F8 キーを押す
   (2) マクロ名の欄に適当なマクロ名(xy など)を書いて「作成」をクリック
   (3) Visual Basicの編集画面の Sub マクロ名() と End Sub の間にコードを貼り付ける(回答No.2ののプログラムの Sub xy() と End Sub の間の文章を コピー&ペースト すれば良い)
   (4) 編集画面を閉じる(ALT+Q)

【マクロの実行方法】...続きを読む

Q量子収率とは???

量子収率という言葉はよく聞くのですが、いまいちよく分かりません。

どなたか分かりやすくご説明して頂けないでしょうか?

お願いします。

Aベストアンサー

量子収量の定義は「光化学反応において、吸収した光子に対する生成物の割合」です。例えば、反応物に光を照射し、そのうち1molの光子を吸収して0.5molの生成物を得た場合、量子収率は50%ということになります。光子のmol数は光強度、振動数、照射時間、プランク定数、アボガドロ数から計算されます。

Qエクセルにおける、グラフの指数表示に関して

縦軸を片対数表示にした際、標準では1、10、100、…1000000と目盛りにラベルされますが、指数にすると、1E+00、1E+01…と表示されてしまいます。この様なEを使った表示ではなく、10の0乗(10 0)、10の1乗(10 1)…と、一般的に筆記する指数をグラフに表示させるにはどうしたら良いのでしょうか。何卒、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 お問い合わせのような、10(の)n(乗)のような表示形式はできないと思われます。

 Y軸の表示形式、1.E+01のような形式は、特におかしくないと思われますし、学術研究会等の報告でも、そのような表記でグラフを掲載している例を多数見ます。

 それでも、お問い合わせにあるような表示形式に似せたいというのでしたら、n乗表示に類似させる方法で代用するのはいかがでしょうか。
 各データ値を、=LOG(セルのデータ値,10)に変換した関数式を代入し、グラフに当てはめます。
 Y軸の書式設定で、表示形式は標準、目盛の、「対数目盛を表示する」のチェックをはずし、okします。
 n乗に相当する数値が、Y軸に表示されます。
 しかし、これでは単位が分からなくなってしまいますので、グラフのY軸のラベル(グラフ→グラフのオプション→タイトルとラベル内)に、指数値などと入れておけば、第三者が見ても理解できるかと思います。

Q多環芳香族炭化水素の蛍光スペクトル

 ピレンやペリレン、アントラセンといった多環芳香族炭化水素の蛍光スペクトルを測定するとピークが4つ程観察されますが、これらのピークはそれぞれ何に依存しているのでしょうか。
 いくつかのピークが観察されるということは、蛍光の原理から考えると一重項のエネルギーレベルがいくつか存在すると推測できるのですが、それがどの構造に依存しているのか解明されているのでしょうか。
 最近は特にペリレンに注目して研究しているので、特にペリレンについての解釈があれば是非教えていただきたいと思います。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

ピークが複数現れるのは、振動の準位が関与しているためです。
光吸収の場合は励起状態の振動準位が、蛍光の場合は基底状態の振動準位が関与するとこのように複数のピークが現れます。(吸収の場合には振動だけではなく高次の励起状態なども関与しますが。)

通常、ほとんどの分子は基底状態の中でも最もエネルギーの低い振動準位(n=0)に分布していますから、光吸収の時にはこの状態が光を吸収します。
ただ、この時に励起された電子は、必ずしも励起状態の最もエネルギーの低い振動準位(n=0)に遷移するとは限らず、n=1,2,3,…といった状態にも遷移する場合があります。このとき、複数のピークが現れます。

蛍光の場合はその逆で、蛍光は最低励起一重項状態の最も低い振動準位から基底状態への電子遷移に相当します(Kasha則:例外はありますが)。ただし、この遷移先の基底状態にも振動の準位がありますので、n=0,1,2,3,…といった複数の振動状態への遷移する可能性があります。

多分こういった事情で複数のピークが見えてるのではないかと思います。

Q極大吸収のモル吸光定数を求めたいです

分子量692の化合物50μgをメタノール10mlに溶解し
(↑7.22543×10^-6mol/Lでした)

光路長5センチのセルで紫外可視吸収スペクトル測定したら、

272nmに吸光ト度0.933の極大吸収が観測された。
この極大吸収のモル吸光定数を求めなさい。
(回答は常用対数で示せ)

という問題があって
私はこおゆう問題を初めて解くのですが自分なりにやってみたら

ε(max)=0.933/(7.22543×10^-6mol/L×272×10^-7センチ)=4747325846

ってすごく大きい数字になったし、
セルの層長5センチを計算に使ってないし、

パニックです。

アドバイスお願いいたします♪

Aベストアンサー

 No.1です。風呂に入っていたら、No.2さんがご回答してくださっていました。

>5センチに変えて計算したら、25825.4526になりました…
>なんか数大きいので不安です。

 計算結果には自信を持ちましょう。
 ところで、このような物理量の計算の時には、単位も忘れずに書いてください。「物理量=数値×単位」という自然法則があって、書くときには数値と単位の間に一文字分のスペース(空白)をあけて書く決まりになっています。
 No.2さんが書いてくれていますが、Lambert-Beerの法則(ランバート-ベールと読んだりランベルト-ベールと読んだりします)は、次のように書けます。
A = εcl
 A…吸光度。A = -log (I/I0) = log (I0/I)
 ε…モル吸光係数(質問文では「定数」と書いているものです)
 c…モル濃度。
 l…光路長。質問文の「層長」、No.2さんの厚さdと同じです。

 この問題の場合、εを求めるので、ε = …の形にして、各量の値を代入します。
ε = A/cl
 = 0.933/(7.225×10^(-6) mol・L^(-1)×5 cm)
 ≒ 2.58×10^4 mol^(-1)・L・cm^(-1)
ですね。 色素の極大吸収波長でのモル吸光係数の値は、10^4~10^5 mol^(-1)・L・cm^(-1)程度になりますので、妥当な値です。

>私は層長5センチのとこを波長で計算していたということですか?

 その通りです。上の式をしっかり理解して覚えてください。

 No.1です。風呂に入っていたら、No.2さんがご回答してくださっていました。

>5センチに変えて計算したら、25825.4526になりました…
>なんか数大きいので不安です。

 計算結果には自信を持ちましょう。
 ところで、このような物理量の計算の時には、単位も忘れずに書いてください。「物理量=数値×単位」という自然法則があって、書くときには数値と単位の間に一文字分のスペース(空白)をあけて書く決まりになっています。
 No.2さんが書いてくれていますが、Lambert-Beerの法則(ランバ...続きを読む

Q蛍光スペクトル

蛍光スペクトルと励起スペクトルについて教えてください

励起光の波長を変化させて蛍光の波長を固定して測定したものが励起スペクトルで、励起光を固定して蛍光の波長を測定したものが蛍光スペクトルだというのはわかるのですが、2つがどういうものかということがよくわかりません。

教科書のスペクトルと見ると、横軸は波数で蛍光の波長だと、わかるのですが、励起光の波長はどこに表されているのでしょうか?

またどうして励起スペクトルと蛍光スペクトルが鏡像関係にあるのかもわかりません。

あまり難しい言葉や数式は使わずわかりやすく回答してもらえれば幸いです。

Aベストアンサー

#1さんの説明の通りですが、いくらか、図などがあった方がわかりやすいかもしれませんので、参考URLにgoogleで出て来たページを紹介します。ページ中程にあるJablonski Diagramの左側が蛍光について示した物です。以下、おそらく溶液の蛍光についての質問であると予想して、述べます。

さて、蛍光の過程について述べますと、蛍光とは図にある青の矢印に対応する励起光を分子が吸収します。その後、図では黒色の矢印で示された光を発しない緩和過程(溶媒などに熱エネルギー等の形でエネルギーを渡し、エネルギーの低い状態へ移動する)を経て励起状態振動基底状態へ移動します。そして、図では緑の矢印で示されている蛍光が発光します。

質問者様のおっしゃる励起スペクトルはこの青色の矢印の波長を変えながら緑色の矢印すべてひっくるめた蛍光全体の強度を測ります。このとき、電子励起状態の振動基底状態や振動励起状態(図では太い横線が各電子状態の振動基底状態を示し、その上の細い横線がその電子状態の振動励起状態を示しています。)へ励起されますので、励起光の波長は電子励起状態の各振動状態のエネルギーに対応したものとなります。溶液などでは、振動励起状態へ励起してもすぐにその電子状態の振動基底状態へ緩和されますので、緑の矢印全体の強度というのは、励起された分子の数に比例します。つまり、励起スペクトルは分子の吸収スペクトルに比例したようなスペクトルが得られるわけです。(もちろん、いろいろ例外はありますが)

さて一方、質問者様のおっしゃる蛍光スペクトルは緑色の矢印をさらに分光器などで分散させて矢印一本一本を別々の波長として観測するスペクトルです。つまり、波長は電子励起状態の振動基底状態から電子基底状態の振動励起状態のエネルギーに対応したものとなります。

蛍光スペクトルにおいて、励起光の波長がわからないと言うことですが、溶液などでは励起分子はすぐに電子励起振動基底状態へ緩和しますので、励起光の波長を変えて励起する分子の振動状態を変えても、蛍光スペクトルはすべて電子励起振動基底状態からのもので、波長とその強度比は変わりません(励起スペクトルのように全体の強度はかわりますが)。このような場合、励起光の波長を書かないことが多いです。

図でもわかるように、励起光の波長と蛍光発光の波長はは電子励起振動基底状態のエネルギーをはさんで、励起光は電子励起状態の振動エネルギーだけ高いエネルギー(短い波長)になり蛍光は電子基底状態の振動エネルギーだけ引いエネルギー(長い波長)になり、それぞれの振動エネルギー構造が似ていれば、鏡像のような形になることがわかります。

以上、「励起光が書いていない」ということから類推して、すべて溶液の蛍光測定と仮定してお答えしました。気体や分子線を使ったLIFではちょっと話がかわってきますので、その点はご留意ください。

参考URL:http://www.jp.jobinyvon.horiba.com/product_j/spex/principle/index.htm#01

#1さんの説明の通りですが、いくらか、図などがあった方がわかりやすいかもしれませんので、参考URLにgoogleで出て来たページを紹介します。ページ中程にあるJablonski Diagramの左側が蛍光について示した物です。以下、おそらく溶液の蛍光についての質問であると予想して、述べます。

さて、蛍光の過程について述べますと、蛍光とは図にある青の矢印に対応する励起光を分子が吸収します。その後、図では黒色の矢印で示された光を発しない緩和過程(溶媒などに熱エネルギー等の形でエネルギーを渡し、エネルギ...続きを読む

Qトリプトファンの蛍光特性?

タンパク質の分子間相互作用解析の1つとして,
トリプトファン(Trp)の蛍光消光をスタン・ボルマー式で表わし,
タンパク質とリガンド分子の親和性を調べる方法があると思います.

蛍光消光の原理は,
1. 励起状態のTrpのエネルギーが隣接するリガンド分子に吸収されるため,
2. Trp周辺環境により蛍光特性が変化するため,
と言われています.

これらに関して質問がございます.

1. どんな分子でもTrpの励起エネルギーを吸収するのか?
2. 「励起エネルギー」とは「電子」のことでしょうか?
3. どのような周辺環境が,どうTrp蛍光特性を変化させるのでしょうか?

ご教示お願いいたします.

Aベストアンサー

Stern-Volmer で解析するような蛍光消光というのは,励起状態から「エネルギー」が共鳴移動という量子力学的な原理で相手方に移っておこるものが基本です.光子放出を伴わない,無輻射遷移の一種です.
ちゃんとした本を丁寧に読んだ方がいいです.


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