پاورپوینت فرآیندهای آسایش در پدیده لومینسانس

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

فرآیندهای آسایش در پدیده لومینسانس

اسلاید 2 :

روشهای نوین شناسایی نانوساختارها
روشهای طیف سنجی نوری

اسلاید 3 :

فرایند آسایش

به مرحله انتقال الکترون از حالت بر انگیخته به حالت پایه، فرآیند آسایش یا غیرفعال سازی گفته می شود.
به طور کلی دو نوع فرایند آسایش در فوتولومینسانس امکان پذیر است:

آسایش تابشی (Radiative Deactivation)

آسایش غیرتابشی (Nonradiative Deactivation)

اسلاید 4 :

فرایند آسایش

در آسایش غیرتابشی، انرژی اضافی الکترون برانگیخته بدون اینکه نشر فوتون اتفاق بیافتد، به انرژی های زیر تبدیل می شود:

انرژی انتقالی (Translational Energy)
چرخشی (Rotational Energy)
ارتعاشی (Vibrational Energy)

اسلاید 5 :

فرایند آسایش

انتقالات میان ترازهای انرژی انتقالی، ارتعاشی و چرخشی در مقایسه با ترازهای الکترونی که در انتقالات تابشی فعال هستند، با صرف انرژی کمتر امکان پذیر است.
فواصل بین ترازها به صورتی است که.
ترازهای ارتعاشی متعدد در میان ترازهای الکترونی، ترازهای چرخشی در میان ترازهای ارتعاشی، و ترازهای انتقالی در میان ترازهای چرخشی قرار می گیرند.

اسلاید 6 :

فرایند های آسایش (Relaxation or Deactivation Process)

انواع پروسه های فعال و غیرفعال سازی در Jablonski Diagram نشان داده شده است.
این دیاگرام نشان دهنده موارد زیر است:
حالت های الکترونی مولکول
زیر حالت های ارتعاشی
انتقالات بین این حالت ها

اسلاید 7 :

فرایند های آسایش (Relaxation or Deactivation Process)

اسلاید 8 :

جذب (Absorption)

جذب یا تحریک بسیار سریع اتفاق می افتد (15-10 ثانیه).
انتقالات جذبی از حالت پایه ارتعاشی در تراز الکترونی یکتایی پایه (S0) به.
ترازهای مختلف ارتعاشی در اولین و دومین حالت الکترونی برانگیخته ( S2و (S1 صورت می پذیرد.

اسلاید 9 :

آسایش ارتعاشی(Vibrational Relaxation)
این فرایند، نوعی آسایش غیرتابشی است.

ملکول های موجود در حالت های ارتعاشی برانگیخته، به سرعت انرژی اضافی ارتعاشی خود را از دست داده و به سطح ارتعاشی پایه در تراز الکترونی مربوطه می روند.
انرژی در این حالت، به صورت گرمایی یا حرکات ارتعاشی مولکول های حلال از دست می رود.

اسلاید 10 :

آسایش ارتعاشی (Vibrational Relaxation)
به طور طبیعی آسایش ارتعاشی به صورت گام به گام اتفاق می افتد و شرط انتقال از تراز ابتدایی (νi) به تراز نهایی (νf) رابطه Δν=1 می باشد.
براثر هر برخورد ملکول با ملکولهای حلال، که منجر به غیرفعالسازی غیرتابشی می شود.
مولکول برانگیخته، یک کوانتوم از انرژی ارتعاشی خود را از دست داده و صرفاً انتقال به یک تراز انرژی پایین تر در مرحله رخ می دهد.
مدت زمان انجام این فرایند، 10- 10 تا 11- 10 ثانیه است.

اسلاید 11 :

تبدیل درونی (Internal Conversion)

تبدیل درونی، انتقال الکترون بین دو تراز الکترونی با چندگانگی اسپین یکسان است، که به شیوه غیرتابشی صورت می گیرد.

شرط انجام این فرایند، همپوشانی نمودارهای انرژی پتانسیل دو تراز الکترونی است به نحوی که.
انرژی حالت ارتعاشی پایین تر تراز الکترونی بالاتر و حالت ارتعاشی بالاتر تراز الکترونی پایین تر با هم برابر باشد.

اسلاید 12 :

تبدیل درونی (Internal Conversion)

فرایند تبدیل درونی می تواند بین دو حالت برانگیخته رخ دهد (S2→S1) و یا بین اولین حالت الکترونی برانگیخته و حالت الکترونی پایه (S1→S0) اتفاق بیافتد.
مدت زمان انجام این فرایند بین حالت های الکترونی برانگیخته کوتاه است (12- 10 ثانیه).

اسلاید 13 :

تبدیل درونی از یک حالت برانگیخته الکترونی به حالت الکترونی پایه (S→S0) وابسته به نوع ملکول بوده ولی معمولاً، در صورتی که تفاوت انرژی زیادی بین S و S0 وجود داشته باشد، کارایی کمتری دارد.
بنابراین هیچ گونه همپوشانی بین چاه های انرژی پتانسیل دو حالت وجود نخواهد داشت.
بعد از تبدیل درونی، انرژی اضافی به سرعت از دست رفته و مولکول در پایین ترین سطح ارتعاشی حالت الکترونی پایین تر قرار می گیرد.

اسلاید 14 :

فلورسانس(Fluorescence)

فلورسانس، انتقال تابشی بین حالت های الکترونی با چندگانگی اسپین یکسان است.
در مورد بیشتر مولکول ها، الکترون ها در حالت پایه جفت می شوند (با اسپین های مخالف)، بنابراین فلورسانس شامل یک انتقال یکتایی-یکتایی است.

اسلاید 15 :

با توجه به این که تبدیل درونی به تراز Sو آسایش ارتعاشی بعد از آن بسیار سریعتر از فلورسانس است…
فلورسانس معمولاً از پایین ترین تراز ارتعاشی S به حالت های ارتعاشی مختلف در تراز الکترونی پایه صورت می گیرد.
حتی اگر جذب به حالت های مختلف یکتایی برانگیخته صورت گرفته باشد، تنها یک باند فلورسانس دیده می شود.

اسلاید 16 :

به طور معمول مدت زمان فلورسانس 10- 10 تا 6-10 ثانیه است.
باندهای فلورسانس ملکولی عمدتاً از خطوطی تشکیل شده که طول موج بلندتر یا فرکانس کمتری (انرژی کمتر) نسبت به باند جذبی خود دارند.
شیفت به طول موج های بلندتر، شیفت استوک (Stokes Shift) نیز خوانده می شود.

اسلاید 17 :

تبدیل بیرونی (External Conversion)

تبدیل بیرونی، نوعی آسایش غیرتابشی است که در آن حالت های برانگیخته انرژی اضافی خود را به سایر گونه ها (مثل حلال یا ملکول های حل شونده) می دهند.

یکی از مکانیزم های تبدیل بیرونی، خاموشی برخوردی یا دینامیک (Dynamic or Collisional Quenching) است.
در این نوع خاموشی، طی برخورد.
انرژی از گونه برانگیخته به سایر مولکولها منتقل می شود.
بنابراین سرعت خاموشی دینامیک با سرد کردن نمونه کاهش می یابد.

اسلاید 18 :

عبور بین سیستمی (Intersystem Crossing)

انتقالات جذبی از حالت های یک تایی به سه تایی ممنوع است.
هر چند جذب ضعیفی در مورد برخی مولکول ها امکان پذیر است.
تراز برانگیخته سه تایی همچنین می تواند از طریق انتقال الکترون از ترازهای یکتایی برانگیخته پر شود.
به این فرایند، عبور بین سیستمی گفته می شود.

اسلاید 19 :

عبور بین سیستمی(Intersystem Crossing)

فرایند عبور بین سیستمی مشابه تبدیل درونی است، با این تفاوت که.
انتقال الکترون بین ترازهایی که چندگانگی متفاوت دارند، انجام می شود.
بعد از عبور بین سیستمی، مولکول با آسایش ارتعاشی به پایین ترین حالت ارتعاشی در تراز الکترونی که در آن قرار دارد، می رود.

اسلاید 20 :

فسفرسانس (Phosphorescence)

به طور معمول ترازهای سه تایی که از الکترون پر شده اند، به وسیله تبدیل بیرونی و یا عبور بین سیستمی به تراز الکترونی پایه غیرفعال می شوند (T1→S0).
تراز های سه تایی می توانند به وسیله نشر یک فوتون نیز غیرفعال می شود.
غیر فعال سازی تابشی بین حالت های الکترونی با چندگانگی متفاوت، فسفرسانس خوانده می شود.