Fluorescence Quantum Yield & Dynamic Quenching of Dye Molecules.

소개글

이번 실험은 형광 분광기의 원리와 구성 및 전자상태의 에너지 이완경로를 이해하고, UV - Vis 흡광도와 형광의 차이에 대해 알아본다. coumarin 의 상대적 형광 수득률을 구하기 위해 QBS 를 reference로 써서 농도를 묽혀 형광 세기를 측정해 면적을 구하고 흡광도 측정값을 이용하여 상대적 형광 수득률을 구할 수 있다. 또 QBS의 형광을 소광시키는 Nacl의 염소이온을 이용하여 농도변화에 따른 형광세기에 미치는 영향을 통해 양자수득률 비율을 구하고 이를 통해 Stern-Volmer 소광상수 값을 구할 수 있다. 이 소광상수를 이용하여 2차 속도상수 를 구할 수 있다. 형광분자의 소광이 대부분 분자들의 확산에 의하여 일어나므로 2차 소광속도상수 를 Debye-Smoluchowski 식으로부터 계산되는 와 비교할 수 있다.

목차

1. Abstract
2. Introduction
3. Experimental method
4. Result
5. Discussion
6. Conclusion
7. Reference
8. Table and Figure

본문내용

형광 VS 인광
형광
만일 흡수 스펙트럼을 모니터 한다면 그림 (그림의 a)에 보인 것과 같이 나타날 것이다. 들뜬 상태의 분자는 주위의 분자와 충돌하며 이러한 충돌에 의해서 에너지를 내버리고 진동 에너지 준위 사다리를 타고 들
뜬 전자 상태의 최저 진동 준위로 내려가는 비복사 감쇠를 일으킨다. 주위 분자가 받아들이는 에너지가 과히 크지 않기 때문에 들뜬 분자가 바닥 전자 상태로까지 내려가지 못하는 것이다. 따라서 이 분자는 이 상태에 한동안 머물러 있다가 과잉의 에너지를 복사선으로써 자발적으로 방출하게 된다. 전자 상태가 떨어질 때는 수직으로 내려가며(Franck-Condon 원리에 따라서)그 형광 스펙트럼은 낮은 전자 상태에 고유한 진동구조를 나타낸다.
인광
인광을 나타나게 하는 순차적 단계들을 그림에 나타내었다.
첫 단계는 형광에서와 같지만 이때는 들뜬 3중항상태가 결정적 역할을 하게된다. 인광분자의 특징은 그것이 들뜬 단일항상태의 에너지와 유사한 에너지를 갖는 삼중항 상태를 가지고 있고, 들뜬 단일항 상태가 이것으로 변환될 수 있다는 것이다. 그러므로 만약 두 전자 스핀이 쌍을 이루지 않게 하는 메카니즘(↑↓을 ↑↑로 바꾸는)이 있다면, 분자는 계간 전이가 일어나고, 삼중항 상태가 된다. 이때 삼중항에서 바닥상태의 singlet으로 떨어지면서 방출하는 것이 인광이다.

형광이 발생하는 전자 전이
대부분 n→ π* 혹은π → π* 로의 전자전이에서 형광이 일어난다. σ→σ* 로의 전이에서 형광이 잘 나타나지 않는 이유는 형광은 전자의 움직임에 의해서 발생하는 것이다. 즉 원자핵은 거의 움직이지 않는다고 보고(Born-Oppenheimer의 원리에 의해서) 전자들의 들뜸에 의해서 형광이 발생하는 것이다. 그런데 σ결합은 전자의 들뜸에 의해서 분자의 기본 골격이 변하므로 형광이 발생하기 전에 결합 자체가 깨져 해리되어 버릴 것이다. 따라서 σ→σ*로의 전이에서는 형광이 잘 나타나지 않는다.

참고 자료

ⅰ- 기기분석의 원리(principles of instrumental Analysis) 제5판, 박기채, 자유아카데미
ⅱ -Peter Atkins․ Julio de paula, Physical chemistry, 물리화학, 8th, 안운선 옮김, 교보문고,
ⅲ -http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_yield
ⅳ -http://en.wikipedia.org/wiki/Spectrofluorometer
ⅴ - www.chemicalland21.com
ⅵ - http://www.turnerdesigns.com/t2/doc/appnotes/998_0050/0050_1.html