化学家和生物学家主要研究分子系统,他们更习惯使用荧光和磷光的概念。相比之下,物理学家主要研究半导体材料,他们倾向于使用更广泛的术语“光致发光”,而不是更细的分类。
光致发光应用
很多童鞋会问,光致发光有什么用呢?在实践中,主要是通过测量光致发光光谱来展开一系列应用。光致发光光谱是通过将不同波长的光作为激发光时,测量发射光的强度函数。光致发光光谱具有操作设备简单、无破坏性、分辨力高以及对样品尺寸无严格要求等优点。与此同时,它也有缺点:光致发光光谱通常只能做定性分析,而不作定量分析。
图5. 酪氨酸在磷酸盐缓冲液中的吸收光谱和荧光发射光谱。发射光谱使用260纳米的激发波长。
光致发光的具体应用有:
1.日光灯应用:日常生活中,最常见的光致发光应用当属家家都有的日光灯了。通过将日光灯管两端加上高电压,大量电子以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中,电子碰撞管内的氩气分子,使氩气分子发生电离。电离后的氩气分子产生热量,并使的灯光内的水银产生蒸气,进而水银蒸气也被电离,并发出强烈的紫外线。之后,紫外线能够将灯光内壁的荧光粉进行激发,从而产生荧光,发出白光。日光灯的效率约为白炽灯的5倍,而且其内部产生的紫外线不会对人体有害,属于一种安全无污染的高效光源。
图6. 日常家用的日光灯,是最长见的光致发光应用。
2.无损的测试方法:光致发光可以提供有关材料的结构、成分及环境原子排列的信息,是一种非破坏性的、灵敏度高的分析方法。光致发光光谱可以用来研究晶体缺陷,例如原子空位和取代,这对于像金刚石和碳化硅(SiC)这样的材料尤其重要。此外,光致发光还可用于表征材料的发光性能;
3.杂质识别:通过测量材料的光致发光光谱,标定特征谱线的位置,可以识别材料中的杂质元素,以及对杂质浓度进行测定等;
4.生命科学:光致发光(尤其是荧光成像)经常被用于生物科学,比如通过荧光标记法来演示染色体分裂过程等生物现象,又如神经纤维的末梢可以吸收很多荧光化合物或荧光染料, 经轴突逆向运输到细胞体内, 从而建立逆行荧光标记法。
图6. 细胞中蛋白质的荧光标记。
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