Luminesenssi vs fosforesenssi
Valo on eräs energiamuoto ja valon tuottamiseen tulisi käyttää toista energiamuotoa. Valon tuotanto voi tapahtua useissa mekanismeissa, kuten alla.
Mikä on luminesenssi?
Luminesenssi on prosessi, jossa aineesta lähtee valoa. Tämä päästö ei johdu lämmöstä; siksi se on eräänlainen kylmän kehon säteily. Luminesenssityyppejä on muutamia, kuten bioluminesenssi, kemiluminesenssi, elektrokemiluminesenssi, elektroluminesenssi, fotoluminesenssi jne. Bioluminesenssi on elävien organismien valon emissio. Esimerkiksi tulikärpäsiä voidaan harkita. Tämä on luonnollinen prosessi. Valo vapautuu organismin sisällä tapahtuvan kemiallisen reaktion seurauksena. Kun tulikärpäsissä lusiferiini-niminen kemikaali reagoi hapen kanssa, syntyy valoa. Tätä reaktiota katalysoi lusiferaasientsyymi. Kemiluminesenssi on kemiallisen reaktion tulos. Itse asiassa bioluminesenssi on eräänlainen kemiluminesenssi. Esimerkiksi katalysoitu reaktio luminaalin ja vetyperoksidin välillä tuottaa valoa. Elektrokemiluminesenssi on eräänlainen luminesenssi, joka syntyy sähkökemiallisen reaktion aikana.
Fluoresenssi on myös eräänlainen luminesenssi. Atomissa tai molekyylissä olevat elektronit voivat absorboida sähkömagneettisen säteilyn energiaa ja virittyä siten ylempään energiatilaan. Tämä ylempi energiatila on epävakaa; siksi elektroni haluaa palata perustilaan. Palatessaan se lähettää absorboituneen aallonpituuden. Tässä rentoutumisprosessissa ne lähettävät ylimääräistä energiaa fotoneina. Tämä rentoutumisprosessi tunnetaan fluoresenssina. Atomifluoresenssissa kaasumaiset atomit fluoresoivat, kun ne altistetaan säteilylle, jonka aallonpituus vastaa tarkasti jotakin elementin absorptiolinjaa. Esimerkiksi kaasumaiset natriumatomit absorboivat ja virittävät absorboimalla 589 nm:n säteilyä. Rentoutuminen tapahtuu tämän jälkeen lähettämällä uudelleen saman aallonpituuden fluoresoivaa säteilyä.
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 voivat käydä läpi muita ei-säteilyprosesseja. Jos virittynyt molekyyli käy läpi ei-säteilyprosessin, se emittoi jonkin verran energiaa ja tulee triplettitilaan, jossa energia on jonkin verran pienempi kuin poistuneen tilan energia, mutta suurempi kuin perustilan energia. Molekyylit voivat pysyä hieman pidempään tässä vähemmän energiassa kolmoistilassa. Tämä tila tunnetaan metastabiilina tilana. Sitten metastabiili tila (triplettitila) voi hitaasti hajota lähettämällä fotoneja ja palata perustilaan (singlet-tilaan). Kun näin tapahtuu, sitä kutsutaan fosforesenssiksi.
Mitä eroa on luminesenssin ja fosforesenssin välillä?
• Luminesenssi aiheutuu erilaisista asioista, kuten sähkövirrasta, kemiallisista reaktioista, ydinsäteilystä, sähkömagneettisesta säteilystä jne. Mutta fosforesenssi tapahtuu sen jälkeen, kun näyte on säteilytetty valolla.
• Fosforesenssi säilyy jonkin aikaa myös valonlähteen poistamisen jälkeen. Mutta luminesenssi ei ole niin.
• Fotoluminesenssi tapahtuu, kun viritettyä energiaa vapautuu, ja molekyyli palaa perustilaan singlettiviritysvaiheesta. Fosforesenssi tapahtuu, kun molekyyli palaa perustilaan triplettiviritystilasta (metastabiili tila).
• Luminesenssiprosessissa vapautuva energia on suurempi kuin fosforesenssissa.
