Das Jablonski-Diagramm, das in der Regel zur Veranschaulichung der Fluoreszenz in der Molekülspektroskopie verwendet wird, zeigt die angeregten Zustände eines Moleküls zusammen mit den strahlenden und nicht-strahlenden Übergängen, die zwischen ihnen auftreten können.
The Jablonski Diagram of molecular absorbance and fluorescence
Die Abbildung zeigt das Jablonski-Diagramm (Jablonski, 1933), eine schematische Darstellung des Übergangs des elektronischen Zustands eines Moleküls während des Fluoreszenzphänomens. Die linke Achse zeigt ansteigende Energie, wobei ein typisches fluoreszierendes Molekül ein Absorptionsspektrum aufweist. Dieses Spektrum zeigt die Energie oder Wellenlängen, bei denen das Molekül Licht absorbiert.
Bei der herkömmlichen Fluoreszenz werden Photonen bei höheren Wellenlängen emittiert als absorbiert werden. Liegt das einfallende Licht bei einer Wellenlänge, bei der das Molekül das Photon absorbiert, wird das Molekül vom elektronischen Grundzustand in einen höher angeregten Zustand angeregt, hier mit S2 bezeichnet.
Die Elektronen durchlaufen dann eine interne Umwandlung, die durch Schwingungsrelaxation und Wärmeverlust an die Umgebung beeinflusst wird. Wie in der Abbildung dargestellt, kann der endgültige Photoemissionsübergang entweder durch einen schnellen Singulett-Zustand (Fluoreszenz) oder durch einen langsameren Triplett-Zustand (Phosphoreszenz) erfolgen. Bei der herkömmlichen Photolumineszenz werden Photonen bei höheren Wellenlängen (niedrigerer Energie) als die Wellenlänge der absorbierten Photonen emittiert.
Zwei nicht strahlende Deaktivierungsprozesse konkurrieren mit der Fluoreszenz: die interne Umwandlung vom niedrigsten angeregten Singulett-Zustand in den Grundzustand und der Intersystemübergang vom angeregten Singulett-Zustand in den Triplett-Zustand. Dieser letzte Prozess führt zur Phosphoreszenz.
Das Jablonski-Diagramm ist für jeden Photolumineszenz-Spektroskopiker äußerst wichtig zu verstehen. Bei der Messung eines Photolumineszenzspektrums betrachten wir in der Regel die Intensität der Emission, ihre Wellenlänge oder Energie und die Zeit, in der die Emission auftritt. Letzteres ist die Photolumineszenz-Lebensdauer. Diese PL-Beobachtungsgrößen können durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst werden, z. B. durch den Energietransfer zu und von anderen Molekülen, die Löschung durch andere Moleküle, Temperatur, pH-Wert, lokale Polarität, Aggregation oder Bindung.
Das Verständnis der Mechanismen dieser Wechselwirkungen kann Aufschluss darüber geben, was bei einer Veränderung des Photolumineszenzspektrums und der damit verbundenen Messgrößen beobachtet wird.
Der polnische Physiker Aleksander Jabłoński, der als Vater der Fluoreszenzspektroskopie gilt, entwickelte das Jablonski-Diagramm.
Er widmete sein Leben dem Studium der molekularen Absorption und Emission von Licht. In seiner Doktorarbeit "Über den Einfluss der Änderung der Wellenlängen des Anregungslichts auf die Fluoreszenzspektren" zeigte er, dass das Fluoreszenzspektrum unabhängig von der Wellenlänge des Anregungslichts ist.
Jablonski förderte unser Wissen über die Fluoreszenzpolarisation in Lösungen, das Quenching und sein namensgebendes Diagramm, das die Spektren und die Kinetik der Fluoreszenz, der verzögerten Fluoreszenz und der Phosphoreszenz erklärt.
Das Jablonski-Diagramm ist auch als Perrin-Jablonski-Diagramm bekannt, in Anerkennung der Beiträge des französischen Physikers Jean Baptist Perrin und seines Sohnes Francis Perrin.
HORIBA bietet eine breite Palette von Produkten an, die auf den Forschungen von Perrin und Jablonski basieren.
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