Exp4 Lifetime of Fluorescence 형광 화학

목차

1. Object

2. Introduction

3. Background Information
1) Principles of fluorescence spectroscopy
2) Time-domain lifetime measurement

4. Equipment
1) Diode laser
2) Time-Correlated Single-Photon Counting(TCSPC)

5. Pre-Laboratory Questions

6. Materials
1) Reagents
2) apparatus
3) Safety and Hazards

7. Procedure
1) Preparation of sample
2) Measurements

8. Results&discussion
1) Graph(모든 그래프 x축-time(ns), y축-counts)
2) Data 정리
3) Post-Laboratory data evaluation

9. Conclusion

10. Reference

본문내용

1. Object
이 실험에서는 다양한 pH하에서의 다양한 형광 물질들의 fluorescence lifetime을 측정함으로써 기초적인 화학적 발광에 대해 알아본다. 이 실험을 통하여 레이저를 사용하는 spectroscopy의 원리인 excited된 분자의 relaxation에 대해 좀더 잘 알 수 있을 것이다.

2. Introduction
발광이란 어떤 물질이 excited된 상태에서 빛을 방출하는 것을 말한다. 발광은 excited state의 성질에 따라 크게 형광과 인광 두 가지로 나뉜다. Excited singlet 상태에서는 excited 오비탈에 있는 전자가 바닥 상태에서부터 두 번째 상태에 서로 반대 방향으로 짝지어져 있다. 그 결과 바닥 상태로 돌아가는 것은 spin allowed되며 spin selection rule 때문에 광자를 방출하며 빠르게 일어난다. 형광 방출 속도는 보통 108s-1이며 따라서 fluorescence lifetime은 약 10ns가 된다.
형광 분광학은 화학과 생물학의 많은 곳에서 쓰일 수 있다. 측정을 통하여 형광제와 용매와의 상호작용, 생분자의 rotational diffusion, 생분자의 site간의 거리, 구조변화, 결합 상호작용 등의 넓은 분야에서의 정보를 얻을 수 있다. 형광은 cellular imaging과 single-molecule detection 기술이 발전하면서 더 유용해졌다. 형광 기술의 발달로 더 적은 비용으로 복잡한 물질들을 연구할 수 있게 되었다. 형광 분광학은 앞으로도 생물학, 생명공학, 나노 공학에 많은 기여를 할 것이다.

<중 략>

5. Pre-Laboratory Questions
1) What are the principles of fluorescence and the meaning of fluorescence lifetime? How are they determined?
어떤 물질이 외부 자극을 받아 빛을 방출하는 현상을 형광이라 하며 들뜬 상태가 아닐 때 형광의 강도가 초기값의 1/e까지 감소되는 데 필요한 시간을 lifetime이라고 한다. Lifetime은 형광의 방출 확률과 비방출 천이에 의해 결정된다.

참고 자료

Principles of fluorescence spectroscopy / Joseph R. Lakowicz / Springer Science + Business Media, LLC (2006)
Molecular fluorescence: principles and applications / Bernard Valeur / Weinheim; New York: Wiley-VCH, c2002.
Physical chemistry: a molecular approach / Donald A. McQuarrie / Sausalito, Calif.: University Science Books, c1997.
"Medium Effects on Fluorescence Quantum Yields and Lifetimes for Coumarin Laser Dyes", Chemical Physics Letters, 72 (1980) 391-395
http://www.exciton.com/pdfs/c460.pdf
“pH dependence of the absorption and emission behavior of riboflavin in aqueous solution”, Chemical Physics, 282 (2002) 429-439
“Fluorescence quenching of flavin adenine dinucleotide in aqueous solution by pH dependent isomerization and photo-induced electron transfer”, Chemical Physics, 295 (2003) 137-149