Лазерно-индуцированная флуоресценция

Лазерно-индуцированная флуоресценция ( LIF ) или лазерно-стимулированная флуоресценция ( LSF ) ^[1] — это спектроскопический метод, при котором атом или молекула возбуждаются до более высокого энергетического уровня путем поглощения лазерного света с последующим спонтанным излучением света. ^{[2] [3]} Впервые об этом сообщили Заре и его коллеги в 1968 году. ^{[4] [5]}

LIF используется для изучения структуры молекул, обнаружения селективных видов, визуализации и измерений потока. Длина волны часто выбирается такой, при которой вид имеет наибольшее поперечное сечение . Возбужденный вид через некоторое время, обычно в течение нескольких наносекунд или микросекунд, девозбуждается и испускает свет на длине волны, большей, чем длина волны возбуждения. Этот флуоресцентный свет обычно регистрируется с помощью фотоумножительной трубки (ФЭУ) или фильтрованных фотодиодов.

Типы

Существуют два различных вида спектров: дисперсионные спектры и спектры возбуждения.

Спектры дисперсии выполняются с фиксированной длиной волны лазера, как указано выше, и анализируется спектр флуоресценции. Сканирование возбуждения, с другой стороны, собирает флуоресцентный свет на фиксированной длине волны излучения или в диапазоне длин волн. Вместо этого изменяется длина волны лазера.

Преимущество перед абсорбционной спектроскопией заключается в том, что можно получать двух- и трехмерные изображения, поскольку флуоресценция происходит во всех направлениях (т. е. сигнал флуоресценции обычно изотропен). Отношение сигнал/шум сигнала флуоресценции очень высокое, что обеспечивает хорошую чувствительность к процессу. Также можно различать больше видов, поскольку длина волны лазерной генерации может быть настроена на определенное возбуждение данного вида, которое не разделяется другими видами.

LIF полезен при изучении электронной структуры молекул и их взаимодействий. Он также успешно применялся для количественного измерения концентраций в таких областях, как горение , плазма , распыление и явления потока (например, молекулярная маркировка велосиметрии ), в некоторых случаях визуализируя концентрации вплоть до наномолярных уровней. Светодиодная флуоресценция использовалась in situ для определения загрязнений ароматическими углеводородами в качестве дополнительного модуля конического пенетрометра, а также в качестве ударного актива.

Приложения

• Определение чистоты ^[6]
• Оптическая диагностика опухолей ^{[ требуется ссылка ]}
• Визуализация палеонтологических образцов ^[1]
• Обнаружение и количественная оценка биомолекул и биологических процессов (например, секвенирование ДНК , анализ следов белка , продуктов полимеразной цепной реакции и анализ отдельных клеток ) ^{[7] [5]}
• В диагностике плазмы , которая измеряет свойства плазмы, такие как функция распределения ионов и скорость пространственной диффузии и конвекции в плазме ^{[8] [9]}

Смотрите также

• Флуоресцентный микроскоп
• Плоская лазерно-индуцированная флуоресценция
• Сверхбыстрая лазерная спектроскопия

Ссылки

1. Kaye, TG; Falk, AR; Pittman, M.; Sereno, PC; Martin, LD; Burnham, DA; Gong, E.; Xu, X.; Wang, Y. (2015). «Лазерно-стимулированная флуоресценция в палеонтологии». PLOS ONE . 10 (5): e0125923. Bibcode : 2015PLoSO..1025923K. doi : 10.1371/journal.pone.0125923 . PMC  4446324. PMID  26016843 .
2. Kinsey, JL (1977). «Лазерно-индуцированная флуоресценция». Annual Review of Physical Chemistry . 28 (1): 349–372. Bibcode : 1977ARPC...28..349K. doi : 10.1146/annurev.pc.28.100177.002025. ISSN  0066-426X.
3. Ричард В. Соларц; Джеффри А. Пайснер (29 сентября 1986 г.). Лазерная спектроскопия и ее применение. CRC Press . стр. 623–. ISBN 978-0-8247-7525-4.
4. Танго, Уильям Дж. (1968). «Спектроскопия K2 с использованием лазерно-индуцированной флуоресценции». Журнал химической физики . 49 (10): 4264–4268. Bibcode : 1968JChPh..49.4264T. doi : 10.1063/1.1669869. ISSN  0021-9606.
5. Zare, RN (2012). «Моя жизнь с LIF: Личный отчет о разработке лазерно-индуцированной флуоресценции». Annual Review of Analytical Chemistry . 5 : 1–14. Bibcode :2012ARAC....5....1Z. doi : 10.1146/annurev-anchem-062011-143148 . PMID  22149473. S2CID  44885260.
6. Takeyuki, Tanaka; et al. «Применение лазерно-индуцированной флуоресцентной спектроскопии для измерения уровня чистоты в текстиле». Jido Seigyo Rengo Koenkai. Архивировано из оригинала 13 февраля 2011 г. Получено 11 октября 2008 г.
7. Линь, Ян-Вэй; Чиу, Тай-Чиа; Чанг, Хуан-Цунг (2003). «Метод лазерно-индуцированной флуоресценции для ДНК и белков, разделенных капиллярным электрофорезом» (PDF) . Журнал хроматографии B . 793 (1): 37–48. doi :10.1016/s1570-0232(03)00363-5. ISSN  1570-0232. PMID  12880853.
8. Скифф, Фред; Боллингер, Джон (2004). «Мини-конференция по лазерно-индуцированной флуоресценции в плазме». Физика плазмы . 11 (5): 2972. Bibcode : 2004PhPl...11.2972S. doi : 10.1063/1.1668287.
9. Stern, RA; Johnson, JA (1975). «Диагностика ионов плазмы с использованием резонансной флуоресценции». Physical Review Letters . 34 (25): 1548–1551. Bibcode : 1975PhRvL..34.1548S. doi : 10.1103/PhysRevLett.34.1548.