Post on 10-Jan-2020
CARACTERISTIQUES DE L’EMISSION DE FLUORESCENCE
Geneviève Bourg-Heckly
LA LUMINESCENCE
interaction lumière - matière
DIFFUSION ABSORPTION
élastique inélastique PHOTOLUMINESCENCE
fluorescence phosphorescence
Electroluminescence, thermoluminescence, chimiluminescence,bioluminescence
Fluorescence, terme introduit par Stokes en 1852, de fluor (fluorine = fluorure de Ca)
2
Conversion intersystème
Phosphorescence
S0
S1
1 0
Fluorescence Absorption
Conversion interne
S2
T1
2 1 0
2 1 0
2 1 0
Que se passe-t-il après l’absorption?
Etat fondamental (énergie la plus basse)
Diagramme d’énergie dit de Jablonski
Ener
gie
Etat triplet
Etats singulets
Chocs Chaleur
DIAGRAMME DE JABLONSKI
Note that absorbance is “vertical”; that is, absorbance is fast compared with the time required for molecular rearrangements. This is the Franck-Condon Principle.
Note also that fluorescence is a vertical process.
Diagramme de Jablonski
S0 ∅ Sn! absorption--->10- 15 sec!
Sn ∅ S1 internal conversion (10-11 - 10-13 sec)!
S1 ∅ S0 + hν! fluorescence (10-7 - 10-10 sec)!
S1 ∅ Tn! intersystem crossing (10-10 - 10-8 sec)!
T1 ∅ S0 + hν! phosphorescence (10-3 à qqs sec)!
Temps caractéristiques !
Forme du spectre d’émission
*Le spectre d’émission de fluorescence est toujours déplacé vers les grandes longueurs d’onde relativement au spectre d’absorption (c.f Jablonsky) Origine du déplacement de Stokes
*La forme du spectre d’émission est indépendante de la longueur d’onde d’excitation
*L’effet miroir
La forme du spectre de fluorescence ne dépend pas de la longueur d’onde d’excitation
SPECTROSCOPIE DE FLUORESCENCE
Diapositive S. Bonneau
Absorption and fluorescence emission spectra of rhodamine 123 in methanol.
Énergie et transition 0 --->0
Effet miroir et principe de Franck-Condon
Effet miroir
Absorption and fluorescence emission spectra of LysoTracker Blue DND-22 in methanol.
Effet miroir
Caracteristiques des états excités
1. Energie"
2. Rendement quantique"
3. Durée de vie "
4. Polarisation"
Rendement quantique de fluorescence
Rem: Excited states decay exponentially with time I = I0 e-t/τ I0 = initial intensity at time zero, I = intensity at some later time t, τ = lifetime of the excited state. k= 1/ τ, where k is the rate constant
Les différents processus
de désexcitation
Rendement de fluorescence
k i M* (S1) ---------> M(S0) + chaleur (tr. non radiatives)
kisc M* (S1) ---------> M(T)
kr M* (S1) ---------> M(S0) + fluorescence
Q = n. Photons émis n. Photons absorbés
= kr
ki+kisc+ kr
dM*/dt= - [M*] [ ki + kisc+ kr ]
knr =ki+ kisc
Durée de vie de fluorescence
τ f = ki + kisc+ kr
1
-Durée de vie naturelle τ 0 = 1/ kr
- Rendement de fluorescence - Q = τ f / τ 0
IF (λem ) = K.ΦF. IA
- ΙΑ = ΔI = I 0,λexc - I t, λexc = lumière absorbée à la λ d’excitation
K facteur instrumental ; ΦF=rendement de fluorescence
IF (λem ) = K.ΦF. ( I 0,λexc - I0, λexc.) e-α l.c
Pour les solutions diluées: e – α. l. c
= 1 – α . l. c ( en pratique absorbances < 0,1) ,
(Avec K' = K. I 0,λ. 2.3 ) (α = 2,3 ε)
IF (λem ) = K' .ΦF .I 0, λ exc (ε λεξχ . l. c)
---->l'intensité IF (λem ) est proportionnelle à l’absorbance de la solution.
-Spectre d'émission: λexcitation fixe - λémission variable
SPECTRES D'EMISSION DE FLUORESCENCE
Ce spectre est une image du spectre d'absorption du chromophore qui fluoresce à condition que I0 ,λ soit constante quelque soit λ. En pratique, l'intensité incidente varie avec la longueur d'onde --> correction de spectres
SPECTRES D'EXCITATION DE FLUORESCENCE
Obtention d'un spectre d'excitation de fluorescence: λ d’excitation variable – longueur d’onde d'analyse (λem) fixe
-----> Emission spectra : the excitation monochromator M1 is fixed and the emission monochromator M2 is scanned.
Excitation
Emission
------> Excitation spectrum : M2 is fixed and M1 is scanned. Excitation and absorption spectra should be identical.
Spectrofluorimètre