Avainero fluoresenssin ja fosforesenssin välillä on, että fluoresenssi loppuu heti, kun poistamme valonlähteen, kun taas fosforesenssi pysyy yleensä vähän kauemmin, vaikka säteilyttävä valonlähde on poistettu.
Kun molekyyli tai atomi absorboi energiaa, se voi käydä läpi erilaisia muutoksia. Fluoresenssi ja fosforesenssi ovat kaksi tällaista prosessia. Yllä olevan keskeisen eron lisäksi näiden kahden termin välillä on joitain muita eroja, kuten fluoresenssiprosessissa vapautuva energia on korkeampi kuin fosforesenssissa.
Mikä on fluoresenssi?
Atomissa tai molekyylissä olevat elektronit voivat absorboida sähkömagneettisen säteilyn energiaa ja siten virittyä ylempään energiatilaan. Tämä ylempi energiatila on epävakaa; siksi elektroni haluaa palata perustilaan. Palatessaan se lähettää absorboituneen aallonpituuden. Tässä rentoutumisprosessissa ne lähettävät ylimääräistä energiaa fotoneina. Kutsumme tätä rentoutumisprosessia fluoresenssiksi. Fluoresenssi tapahtuu paljon nopeammin. Yleensä se valmistuu noin 10-5 sekunnissa tai lyhyemmässä ajassa herätyksestä.
Kun kaasumaiset atomit fluoresoivat, atomifluoresenssi tapahtuu, kun ne altistetaan säteilylle, jonka aallonpituus vastaa tarkasti jotakin elementin absorptioviivaa. Esimerkiksi kaasumaiset natriumatomit absorboivat ja virittävät absorboimalla 589 nm:n säteilyä. Rentoutuminen tapahtuu tämän jälkeen lähettämällä uudelleen saman aallonpituuden fluoresoivaa säteilyä. Tämän vuoksi voimme käyttää fluoresenssia eri elementtien tunnistamiseen. Kun virityksen ja uudelleenemission aallonpituudet ovat samat, kutsumme tuloksena olevaa emissiota resonanssifluoresenssiksi.
Muut mekanismit
Fluoresenssin lisäksi on olemassa muita mekanismeja, joilla virittyvä atomi tai molekyyli voi luovuttaa ylimääräisen energiansa ja rentoutua perustilaansa. Ei-säteilyrelaksaatio ja fluoresenssipäästöt ovat kaksi tällaista tärkeää mekanismia. Monien mekanismien vuoksi virittyneen tilan elinikä on lyhyt. Fluoresoivien molekyylien suhteellinen määrä on pieni, koska tämä ilmiö vaatii rakenteellisia piirteitä, jotka hidastavat ei-säteilyllisen rentoutumisen nopeutta ja lisäävät fluoresenssin nopeutta. Useimmissa molekyyleissä näitä ominaisuuksia ei ole; siksi ne käyvät läpi ei-säteilyllisen rentoutumisen, eikä fluoresenssia tapahdu. Molekyylifluoresenssinauhat koostuvat suuresta määrästä lähekkäin olevia viivoja; siksi sitä on yleensä vaikea ratkaista.
Mitä on fosforesenssi?
Kun molekyylit absorboivat valoa ja siirtyvät kiihtyneeseen tilaan, heillä on kaksi vaihtoehtoa. Ne voivat joko vapauttaa energiaa ja palata välittömästi perustilaan tai käydä läpi muita ei-säteilyprosesseja. Jos virittyvä molekyyli käy läpi ei-säteilyprosessin, se emittoi jonkin verran energiaa ja tulee kolmoistilaan, jossa energia on jonkin verran pienempi kuin poistuneen tilan energia, mutta suurempi kuin perustilan energia. Molekyylit voivat pysyä hieman pidempään tässä vähemmän energiassa kolmoistilassa.
Kuva 01: Fosforesenssi
Kutsumme tätä tilaa metastabiiliksi tilaksi. Sitten metastabiili tila (triplettitila) voi hitaasti hajota lähettämällä fotoneja ja palata perustilaan (singlet-tilaan). Kun näin tapahtuu, kutsumme sitä fosforesenssiksi.
Mitä eroa on fluoresenssin ja fosforesenssin välillä?
Fluoresenssi on valoa tai muuta sähkömagneettista säteilyä absorboineen aineen lähettämää valoa, kun taas fosforesenssi viittaa aineen lähettämään valoon ilman palamista tai havaittavaa lämpöä. Kun annamme valoa molekyylinäytteelle, näemme heti fluoresenssin. Fluoresenssi lakkaa heti, kun poistamme valonlähteen. Mutta fosforesenssi yleensä pysyy hieman pidempään, vaikka poistamme säteilyttävän valonlähteen.
Yhteenveto – Fluoresenssi vs. fosforesenssi
Sekä fluoresenssi että fosforesenssi ovat kemiallisia prosesseja, joissa tapahtuu valon absorptio ja emissio. Ero fluoresenssin ja fosforesenssin välillä on se, että fluoresenssi loppuu heti, kun poistamme valonlähteen, kun taas fosforesenssi pysyy yleensä vähän kauemmin, vaikka säteilyttävä valolähde on poistettu.
