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有機化合物の光励起初期過程について調べる実験で、吸収スペクトル、蛍光励起スペクトルと蛍光スペクトルについて扱いました。蛍光性を示さない物質は蛍光励起スペクトルと吸収スペクトルが一致しない結果が得られ、それは自分でも納得しています。問題は、蛍光励起と蛍光のスペクトルの強度です。蛍光励起スペクトルの強度がとても大きいのにも関わらず、蛍光スペクトル強度がとても小さいもの(exテトラセン)や、逆に蛍光スペクトル強度が大きいのに蛍光励起スペクトルが小さい(exローダミン)もの。この大小関係の裏にどのような化学的背景が有るのかが解らないです。ご回答宜しくお願いします。

A 回答 (2件)

蛍光について少し。



基底状態の物質が光エネルギーをもらい励起状態になります。ここから光を発しながら基底状態に戻るのが蛍光の原理です。ここで光を発する物質は「蛍光性」と呼ばれますし,光が出ない物質は蛍光性ではありません。

しかし励起状態の蛍光物質のうち100%が蛍光を発しながら基底状態に戻るわけではありません。蛍光物質も他の物質と同様,振動(や燐光など…詳細なパスは物質によります)でエネルギーを失い基底状態に戻ります。一部が蛍光になっているというだけです。そして励起状態から蛍光経由で基底状態に戻るエネルギーの割合は,物質や溶媒に依存します。

ご存知でしたらスルーしてください。
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ローダミン(B)は量子収率が非常に高いので、励起スペクトルは大きくなくても良いと思います。

過去問、↓
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa1059784.html …0.97
他の過去問、↓
http://okwave.jp/qa2017906.html …0.76

一方テトラセン、二量化反応なども生ずるので、蛍光収率が低いのではないかと思うのですが、ネット上にデータが転がっていません。
系間交叉での失活も調べたのですが良いデータが見つかりませんでした。
ごめんなさい。
m(_ _)m
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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励起スペクトル測定の意義

今、実験で蛍光と燐光について学習しているのですが励起スペクトルを測定する意義がいまいち理解出来ずにいます。

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ここで、おそらく被験物質に対して600nmの光を照射し、励起スペクトルの動向を調べるのではないのかな?と漠然と思うのですが、実際のところどうなのでしょうか?
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Aベストアンサー

> 600nmの光を照射し、励起スペクトルの動向を調べるのではないのかな?

ではなくて,600 nm の発光を検出しつつ,励起光の波長を変えるのが励起スペクトル.
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Aベストアンサー

No.1です。補足しますと、
・測定対象に当てる光(多分、紫外線)の強さが励起強度
・測定対象に当てた光の強さと反射(あるいは透過)して戻ってきた光の強さの差分(つまり測定対象に吸収された光の強さ)を、当てた光の強さで割ったものが吸光度
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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。

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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発光スペクトルと蛍光スペクトル

発光スペクトルと蛍光スペクトルの違いがわかりません。
測定する装置は、どちらも分光光度計なのでしょうか?

調べたのですがどちらも似ているようで、2つの違いの、はっきりとした回答がわかりませんでした。

どなたかお教えいただきたいです。
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

>発光スペクトルと蛍光スペクトルの違い
どちらも物体から出てくる光を分光します。しかし大きな差があります。
一般に「発光スペクトル」は「黒体輻射」も「輝線スペクトル」も、つまり「自分自身がエネルギーを与えられて光を放射するもの全て」を言います。
一方「蛍光スペクトル」は他の「光源」から受け取った(吸収した)光が「蛍光」として吸収に関与した物質から放射されるときに限ります。
ただし、電子的回路で、無機材料を励起しその「蛍光」に相当する波長の発光を行わせることが出来れば、「光を吸収しない蛍光」もあり得るわけです。
蛍光の典型的なものは「蛍光灯」ですが、これは蛍光灯の中での放電から水銀蒸気が得たエネルギーを、蛍光灯表面の「蛍光剤」に吸収させ、そこから放出される「各種の波長の光」を上手く混ぜて、いろいろな色調を出しています。
蛍光灯の表面の「蛍光剤」を光り以外の方法で「励起」してやれば「蛍光でなく」「発光」スペクトルを見ることも出来るはずです。

QW/V%とは?

オキシドールの成分に 過酸化水素(H2O2)2.5~3.5W/V%含有と記載されています。W/V%の意味が分かりません。W%なら重量パーセント、V%なら体積パーセントだと思いますがW/V%はどのような割合を示すのでしょうか。どなたか教えていただけないでしょうか。よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

w/v%とは、weight/volume%のことで、2.5~3.5w/v%とは、100ml中に2.5~3.5gの過酸化水素が含有されているということです。
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Q吸光度計にて 石英セルとガラスセル

抽出したゲノムDNAの濃度測定にて、吸光度計を使用して吸光度を調べる実験を最近行いました。そのとき抽出して希釈したDNAを石英セルに入れたのですが、そこで先生から
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と答えたのですが、
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と言われ、そこでまったく答えらませんでした。調べたところ、ガラスより石英のほうが高価だから精密度がいい?といったものが出たのですが・・・違うようです。
なぜ、ここでは石英セルを使用するのですか?教えてください。お願いします。

Aベストアンサー

 学生時代に酵素の精製をしていて、「ゼロ合わせができません」と先生に言って大恥をかいた記憶があります。酵素ですから、測定波長は280nmです。40年も前のことですから、プラスチックセルはありません。研究上での恥のかき始めなので、今でも鮮明に覚えています。
 セルを超音波洗浄器で洗って、バラバラにしたこともあります。セルは、私にとっては、実験の最初の失敗。以後、失敗は数知れずですが、・・・。

>じゃあそれ以外で石英セルのほうがいい理由は?
正解は、「石英セルのほうがいいではなく、石英セルでないと・・・」です。
 http://www.fujiwara-sc.co.jp/catalog/sel01.html
 石英セルは、可視部も紫外部も通します。ガラスセルでは、可視部は通すが、紫外部はほとんど通さないようです。ですから、石英セルで可視部を測るのは測定上は適正なのですが、破損の可能性を考えて(石英セルは1個1万円、ガラスセルは3000円ほどでした)、可視部はガラスセル使用というのが現実的です。
 当時は、石英セルには、セルの上部にスリガラスの線が入っているものが石英セルでした。今は違うようですが。

 「セルが壊れました」と実習学生が持ってきてくれると、『福沢諭吉がヒラヒラと飛んでいく』ことになります。貧乏な研究室の教員としては『実習をまじめにしなければ壊れることも無い』と思いつつも、顔は引きつりかけます。学生実習は、結果が分かりきっているので、当然プラスチックでしています。しかし、紫外部の測定に適したプラスチックセルは無いようで、「測定可」とした製品も文字のとおり可の状態で、石英セルのレベルではないとの業者の回答でした。

 セルで思い出すのは、吸光度を測定する2面透明のセルで蛍光を測定しているのを見ました。他の研究生の卒論生だったので、「測定するのは難しいのと違う」と声をかけましたが、その後どうしたことやら。

参考URL:http://www.fujiwara-sc.co.jp/catalog/sel01.html

 学生時代に酵素の精製をしていて、「ゼロ合わせができません」と先生に言って大恥をかいた記憶があります。酵素ですから、測定波長は280nmです。40年も前のことですから、プラスチックセルはありません。研究上での恥のかき始めなので、今でも鮮明に覚えています。
 セルを超音波洗浄器で洗って、バラバラにしたこともあります。セルは、私にとっては、実験の最初の失敗。以後、失敗は数知れずですが、・・・。

>じゃあそれ以外で石英セルのほうがいい理由は?
正解は、「石英セルのほうがいいではなく...続きを読む

QUV吸収スペクトルについて

実験でビタミンの各pHにおける最大吸収波長と吸光度を測定しました。各pHにおけるUV吸収スペクトルは同じ物質が含まれているので、もちろんほぼ同じ形をしていましたが、pH2、pH7は重なっていましたが、pH12だけ少しスペクトルがずれていました。これは、pH12の中のビタミンが少し構造変化したということなのですか?実験誤差なのでしょうか?
また、スペクトルの変化はなぜ起こるのですか?
教えてください。

Aベストアンサー

 UV吸収は、紫外線領域のエネルギー強度の光が分子内のパイ電子を励起するから起こります。
 パイ電子励起に必要なエネルギーは、そのパイ電子の動き易さによって変化します。
 例えば不飽和結合の共役度が増すと励起エネルギーが少なくて済み、共役が長くなると、ついには可視光域で吸収する様になり、色が出ます。(染料の原理)

 酸の場合、中和すると水素がはがされ、酸基の部分の電子密度が少し高くなります。
 従って、分子全体の電子の分布状態が変わるので、励起に要するエネルギー値が変化し、吸収波長が変化(概ね長い波長側にシフト)します。
 中和の有無でスペクトルが変化するのは酸の一般的な特徴です。(酸基と不飽和の部分が分子内で離れている場合は、変化しない場合も有ります)

Q蛍光法と吸光度法

物質の分析の手法に蛍光法と吸光度法と呼ばれる方法があるそうですが
それぞれの手法について詳しく記載されているサイトが見つかりませんでした。
それぞれの手法について教えていただけませんか?
また蛍光法のほうが吸光度法より感度がよい理由を教えていただけませんか?

Aベストアンサー

どちらの方法も機器分析分野では非常によく用いられる方法です。
専門書も多数でていますので図書館などにあると思います。

極めて簡単に書くと、
○吸光光度法:
目的物質の濃度により吸光度(光を吸収する度合い)が異なることを利用し、目的物質溶液を通過する前の光と通過した後の光の強さを比べて、目的物質の濃度を求める。

○蛍光光度法:
物質によっては光を当てると、そのエネルギーを一旦吸収した後に逆に発光(蛍光)してエネルギーを放出する。この蛍光の光の強さは目的物質の濃度と関係があることを利用して濃度を求める。

両者の感度の違いについてはその原理の違いによると思うのですが、自分はあまり詳しくないので、やはり専門書を読まれることをお薦めします。

例:環境分析のための機器分析 第5版
  酒井・坂田・高田 共著
  日本環境測定分析教会


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