样品。右侧样品发出一般奎宁的蓝色荧光,左侧样品中因为含有氯离子,可淬灭奎宁的荧光,因此左侧样品不会发出明显的荧光。]]
荧光淬灭()是指荧光物质的荧光强度降低的任何过程。许多过程都会导致淬灭现象,例如激发态反应、能量转移、配合物的形成和碰撞淬灭。氧分子、碘离子和丙烯酰胺都是常见的化学淬灭剂,氯离子是常见的奎宁淬灭剂。
淬灭被用于制造传感器,例如氧对某些钌配合物的淬灭效应可以用于测量溶液中的氧饱和度;淬灭是荧光共振能量转移(FRET)分析技术的基础;特定标靶分子结合时的淬灭与去淬灭效应可用作光学造影剂 ;许多染料有自淬灭现象,导致荧光显微镜的蛋白质-染料偶联物的亮度降低;或是用作检测蛋白酶解传感器。
淬灭机理
荧光共振能量转移
荧光淬灭可以用多种机制解释,其中的FRET是动态淬灭机制,供体与受体通过非辐射的方式转移能量。因为能量转移的过程基于二者的跃迁偶极间的经典偶极-偶极相互作用,因此极其依赖于供体-受体间的距离R,以E∝1/R6的效率下降,通常FRET过程在100 Å的距离内发生。FRET的过程还取决于供体-受体的重叠(如图)以及跃迁偶极矩的相对取向。
德克斯特电子转移
(或称为德克斯特电子交换、碰撞能量转移等)是另一种动态淬灭机制,同样此过程依赖于供体和受体间的距离,能量转移速率由下式所示,此过程通常在10 Å的距离内发生,式中r是供体与受体间的距离,L与P是不易由实验得到的常量,J是重叠光谱的积分。
:k_{ET} \varpropto P^2 J \mathrm{exp}\left [ \frac{-2r}{L} \right ]
激基配合物
激发态配合物的形成过程是第三种动态淬灭过程。
静态淬灭
剩余的能量转移机理是静态淬灭,静态淬灭发生在基态的荧光分子与淬灭剂通过结合形成配合物时,即激发发生之前。静态淬灭形成的配合物会失去荧光性。
碰撞淬灭
激发态的荧光基团与淬灭剂原子或分子碰撞时,以无辐射跃迁的方式回到基态,此种淬灭过程称为碰撞淬灭。
参考文献
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