蛍光分光法とは何ですか？
蛍光分光法は、分子の蛍光特性に基づいて分子の蛍光を分析します。
蛍光は、分子が光子によって励起されて電子的に励起された状態になり、基底状態に戻るときに発生する発光です。
蛍光分光法は、光線を使用して特定の化合物分子内の電子を励起し、それらに発光させます。 光はモノクロメータを通過して検出器に入り、そこで検出されます。この検出器は、分子または分子の変化を測定および識別するために使用されます。
蛍光定常-状態分光法と寿命試験の概要
蛍光とは、分子が発する光である発光の現象を広く指します。 グローにはいくつかの種類があります。
フォトルミネッセンスは、光エネルギーまたは光子によって励起された光子の放出です。
化学エネルギーによって励起された光子の発光として定義される化学発光には、ホタルや多くの海洋生物に見られるような生物発光が含まれます。
エレクトロルミネッセンスは、一部の照明アプリケーションなどで、電気エネルギーまたは強い電場が光子を刺激するときに光子を放出することです。
具体的には、蛍光は、光が電子を励起状態にするフォトルミネッセンスの一種です。 励起状態は、振動によって急速に熱エネルギーを環境に失い、次に最も低い一重項励起状態から光子を放出します。 この光子放出プロセスは、エネルギー伝達や熱損失などの他の非放射プロセスと競合します。
「蛍光」という用語が使用される場合、同じ測定方法が一般に上記のクラスの発光のいずれにも適用される。
蛍光分光法とは何ですか？
相互にミラーリングする蛍光励起および発光スペクトル。 蛍光分光法は、発光と励起を使用して、サンプルがどのように変化しているかを確認します。
図1：蛍光励起スペクトル（青）と発光スペクトル（紫）はお互いの鏡像です
定常状態の蛍光分光法は、一定の光源によって励起されたときに分子が蛍光を発し、放出された光子または強度が波長の関数として検出される場合です。 蛍光発光スペクトルは、励起波長を固定し、発光波長をスキャンし、強度と発光波長の関係を求めた場合です。
蛍光励起スペクトルは、励起モノクロメーターの波長を変更し、さまざまな波長で強度をスキャンすることにより、発光波長が固定されている場合です。 このようにして、スペクトルはサンプルと吸収波長に関する情報を提供し、発光の検出に最適な単一発光波長を選択します。 これは吸収分光法に似ていますが、検出限界と分子特異性の点でより感度の高い手法です。 励起スペクトルは、測定溶液またはサンプル中のすべての吸収種の吸収スペクトルと比較して、単一の発光波長/種に固有です。 与えられたフルオロフォアの発光および励起スペクトルは、互いの鏡像です。 通常、発光スペクトルは、励起または吸収スペクトルよりも高い波長（低いエネルギー）で現れます
これらの2つのスペクトルタイプ（発光と励起）は、サンプルがどのように変化するかを観察するために使用されます。 スペクトル強度とピーク波長は、温度、濃度、または周囲の分子との相互作用などの変数によって変化する可能性があります。 これには、エネルギー伝達に関与する分子および分子または材料の消光が含まれます。 一部のフルオロフォアは、pH、極性、特定のイオン濃度など、溶媒環境の特性に敏感です。
どのような種類の分子または材料が蛍光を発しますか？
いくつかの一般的なフルオロフォアの蛍光発光スペクトル。 フルオロフォアは蛍光分光法の中心的な役割を果たし、このタイプの分光法を高感度の技術にします。
図2：UVおよび可視スペクトル全体にわたるいくつかの一般的なフルオロフォアの蛍光発光スペクトル
蛍光分子と材料には、さまざまな形とサイズがあります。 クロロフィルやアミノ酸残基のトリプトファン（Trp）、フェニルアラニン（Phe）、チロシン（Tyr）など、本質的に蛍光を発するものもあります。 その他は、他の非-蛍光システムに追加できる安定した有機色素またはタグとして合成された分子です。 一般に、有機蛍光分子は、芳香環やπ-共役電子などの構造的特徴を持っています。 有機染料は、そのサイズと構造に応じて、紫外線から近赤外線までの範囲の波長の光を放射します。
以下は、UV-Vis範囲にまたがる発光を見ることができるいくつかのランダムな一般的なフルオロフォアです。 ランタニドなどの一部の希土類元素では、より高い電子軌道が満たされるため、金属配位子からの電荷移動による電子遷移が4f-5dまたは4f-4f軌道間で発生します。 （Bunzli、1989）いくつかのアミノ酸、葉緑素、天然色素など、自然界で発光する分子はたくさんあります。 さらに、蛍光分光法の特別な用途のために注意深く設計されたものもあります
蛍光分子および材料の例：
アミノ酸（Trp、Phe、Tyr）
塩基対誘導体（2 - AP、3-MI、6-MI、6-MAP、ピロール-c、tC）
クロロフィル
蛍光タンパク質（FP）
有機染料（フルオレセイン、ローダミン、n -アミノクマリンおよびそれらの誘導体）
希土類元素（ランタニド）
半導体
量子ドット
単層-壁付きカーボンナノチューブ
太陽電池
顔料、電気めっき
リン光剤
もっと…
蛍光タンパク質、半導体、リン光物質、希土類元素などの他の分子や材料は、一般的に使用される蛍光サンプルです。 共役芳香族炭化水素またはジエンを含むポリマーは、多くの場合、蛍光特性も持っています。 もちろん、科学者たちは新しい材料の作成にも取り組んできました。
