Флуоресценция

Излучение света веществом, поглотившим свет

Флуоресцентные минералы излучают видимый свет при воздействии ультрафиолета .

Флуоресцентные морские организмы

Флуоресцентная одежда, используемая в постановке черного театра , Прага

Флуоресценция — один из двух видов излучения света веществом, поглотившим свет или другое электромагнитное излучение . При воздействии ультрафиолетового излучения многие вещества будут светиться (флуоресцировать) цветным видимым светом. Цвет излучаемого света зависит от химического состава вещества. Флуоресцентные материалы обычно прекращают светиться почти сразу после прекращения источника излучения. Это отличает их от другого типа излучения — фосфоресценции . Фосфоресцентные материалы продолжают излучать свет в течение некоторого времени после прекращения излучения.

Флуоресценция происходит, когда фотон входящего излучения поглощается орбитальным электроном в молекуле материала, возбуждая его до более высокого энергетического уровня . Затем электрон возвращается на свой прежний энергетический уровень, теряя энергию, испуская другой фотон другой частоты , который является флуоресцентным свечением.

Флуоресценция — это форма люминесценции . Почти во всех случаях излучаемый свет имеет большую длину волны и, следовательно, меньшую энергию фотона , чем поглощенное излучение. Наиболее распространенный пример возникает, когда поглощенное излучение находится в ультрафиолетовой области электромагнитного спектра (невидимой для человеческого глаза), в то время как излучаемый свет находится в видимой области . Это придает флуоресцентному веществу отчетливый цвет , который лучше всего виден, когда оно подвергается воздействию УФ-излучения , заставляя его светиться в темноте. Однако любой свет с более короткой длиной волны может заставить материал флуоресцировать на более длинной длине волны. Флуоресцентные материалы также могут возбуждаться определенными длинами волн видимого света, который маскирует свечение, однако их цвета могут казаться яркими и усиленными. Другие флуоресцентные материалы излучают свой свет в инфракрасной или даже ультрафиолетовой областях спектра.

Флуоресценция имеет множество практических применений, включая минералогию , геммологию , медицину , химические датчики ( флуоресцентная спектроскопия ), флуоресцентную маркировку , красители , биологические детекторы, обнаружение космических лучей, вакуумные флуоресцентные дисплеи и электронно-лучевые трубки . Наиболее распространенное повседневное применение — в ( газоразрядных ) люминесцентных лампах и светодиодных лампах , в которых люминесцентные покрытия преобразуют УФ- или синий свет в более длинноволновой, что приводит к белому свету , который может даже казаться неотличимым от света традиционной, но энергонеэффективной лампы накаливания . Флуоресценция также часто встречается в природе в некоторых минералах и во многих биологических формах во всех царствах жизни. Последнее можно назвать биофлуоресценцией , что указывает на то, что флуорофор является частью живого организма или извлекается из него (а не неорганическим красителем или пятном ). Но поскольку флуоресценция обусловлена ​​определенным химическим веществом, которое в большинстве случаев можно синтезировать искусственно, достаточно описать само вещество как флуоресцентное .

История

Чашка, сделанная из древесины дерева нарра ( Pterocarpus indicus ), рядом с колбой, содержащей его флуоресцентный раствор Lignum ipheriticum .

Матлалин, флуоресцентное вещество в древесине дерева Eysenhardtia polystachya

Флуоресценция наблюдалась задолго до того, как она была названа и понята. ^[1] Раннее наблюдение флуоресценции было известно ацтекам ^[1] и описано в 1560 году Бернардино де Саагуном и в 1565 году Николасом Монардесом в настое, известном как lignum septicum ( лат . «почечное дерево»). Его получали из древесины двух видов деревьев, Pterocarpus indicus и Eysenhardtia polystachya . ^{[2] [3] [4]} Химическое соединение, ответственное за эту флуоресценцию, — матлалин, который является продуктом окисления одного из флавоноидов, обнаруженных в этой древесине. ^[2]

В 1819 году Э. Д. Кларк ^[5] и в 1822 году Рене Жюст Гаюи ^[6] описали некоторые разновидности флюоритов , которые имели разный цвет в зависимости от того, отражался ли свет или (по-видимому) пропускался; Гаюи ошибочно считал этот эффект рассеянием света, похожим на опалесценцию . ^{[1] :  Рис.5} В 1833 году сэр Дэвид Брюстер описал аналогичный эффект в хлорофилле , который он также считал формой опалесценции. ^[7] Сэр Джон Гершель изучал хинин в 1845 году ^{[8] [9]} и пришел к другому неверному выводу. ^[1]

В 1842 году А. Э. Беккерель заметил, что сульфид кальция излучает свет после воздействия солнечного ультрафиолета , что сделало его первым, кто заявил, что излучаемый свет имеет большую длину волны, чем падающий свет. Хотя его наблюдение фотолюминесценции было похоже на то, что было описано 10 лет спустя Стоксом, который наблюдал флуоресценцию раствора хинина , явление, которое Беккерель описал с сульфидом кальция, теперь называется фосфоресценцией . ^[1]

В своей статье 1852 года о "преломляемости" ( изменении длины волны ) света Джордж Габриэль Стокс описал способность плавикового шпата , уранового стекла и многих других веществ изменять невидимый свет за пределами фиолетового конца видимого спектра в видимый свет. Он назвал это явление флуоресценцией ^[1]

«Я почти склонен придумать слово и назвать этот эффект флюоресценцией , от слова «флюорит», поскольку аналогичный термин «опалесценция» происходит от названия минерала». ^{[10] (стр. 479, сноска)}

Ни Беккерель, ни Стокс не понимали одного ключевого аспекта фотолюминесценции: критическое отличие от накаливания , испускания света нагретым материалом. Чтобы отличить его от накаливания, в конце 1800-х годов Густав Видеман предложил термин люминесценция для обозначения любого испускания света, более интенсивного, чем ожидалось из температуры источника. ^[1]

Достижения в области спектроскопии и квантовой электроники между 1950-ми и 1970-ми годами предоставили способ различать три различных механизма, которые производят свет, а также сузить типичные временные рамки, которые требуются этим механизмам для затухания после поглощения. В современной науке это различие стало важным, поскольку некоторые предметы, такие как лазеры, требуют самого быстрого времени затухания, которое обычно происходит в диапазоне наносекунд (миллиардная доля секунды). В физике этот первый механизм был назван «флуоресценцией» или «синглетным излучением» и распространен во многих лазерных средах, таких как рубин. Было обнаружено, что другие флуоресцентные материалы имеют гораздо более длительное время затухания, потому что некоторые из атомов изменят свой спин на триплетное состояние , таким образом, будут ярко светиться с флуоресценцией при возбуждении, но производить более тусклое послесвечение в течение короткого времени после того, как возбуждение будет снято, что стало называться «фосфоресценцией» или «триплетной фосфоресценцией». Типичное время затухания варьировалось от нескольких микросекунд до одной секунды, что все еще достаточно быстро по стандартам человеческого глаза, чтобы в разговорной речи называться флуоресцентным. Обычными примерами являются флуоресцентные лампы, органические красители и даже плавиковый шпат. Более длинные излучатели, обычно называемые светящимися в темноте веществами, варьировались от одной секунды до многих часов, и этот механизм был назван устойчивой фосфоресценцией или устойчивой люминесценцией , чтобы отличить его от двух других механизмов. ^{[11] : 1–25}

Физические принципы

Механизм

Линза из рубинового шара на зеленой лазерной указке. Зеленый луч сходится в конус внутри кристалла и фокусируется в точке наверху. Зеленый свет поглощается и спонтанно излучается как красный свет. Не весь свет поглощается, и небольшая часть лазерного света 520 нм проходит через верх, не изменяясь красным цветом рубина.

Флуоресценция происходит, когда возбужденная молекула, атом или наноструктура релаксирует в более низкое энергетическое состояние (обычно основное состояние ) посредством испускания фотона без изменения электронного спина . Когда начальное и конечное состояния имеют различную множественность (спин), явление называется фосфоресценцией . ^[12]

Основное состояние большинства молекул — синглетное состояние , обозначаемое как S ₀ . Заметным исключением является молекулярный кислород , который имеет триплетное основное состояние. Поглощение фотона энергии приводит к возбужденному состоянию той же кратности (спина) основного состояния, обычно синглетному (S _n с n > 0). В растворе состояния с n > 1 быстро релаксируют до самого низкого колебательного уровня первого возбужденного состояния (S ₁ ) путем передачи энергии молекулам растворителя через безызлучательные процессы, включая внутреннюю конверсию с последующей колебательной релаксацией, при которой энергия рассеивается в виде тепла . ^[13] Поэтому чаще всего флуоресценция происходит из первого синглетного возбужденного состояния, S ₁ . Флуоресценция — это испускание фотона, сопровождающее релаксацию возбужденного состояния в основное состояние. Фотоны флуоресценции имеют меньшую энергию ( ) по сравнению с энергией фотонов, используемых для создания возбужденного состояния ( ) ${\displaystyle h\nu _{ex}}$ ${\displaystyle h\nu _{em}}$ ${\displaystyle h\nu _{ex}}$

• Возбуждение: ${\displaystyle \mathrm {S} _{0}+h\nu _{\text{ex}}\to \mathrm {S} _{1}}$
• Флуоресценция (излучение): ${\displaystyle \mathrm {S} _{1}\to \mathrm {S} _{0}+h\nu _{\text{em}}}$

В каждом случае энергия фотона пропорциональна его частоте согласно , где - постоянная Планка . ${\displaystyle E}$ ${\displaystyle \nu }$ ${\displaystyle E=h\nu }$ ${\displaystyle h}$

Возбужденное состояние S ₁ может релаксировать другими механизмами, которые не включают испускание света. Эти процессы, называемые нерадиационными процессами, конкурируют с испусканием флуоресценции и снижают ее эффективность. ^[13] Примерами являются внутренняя конверсия , межсистемная конверсия в триплетное состояние и передача энергии другой молекуле. Примером передачи энергии является резонансный перенос энергии Фёрстера . Релаксация из возбужденного состояния может также происходить посредством столкновительного тушения , процесса, при котором молекула (тушитель) сталкивается с флуоресцентной молекулой во время ее жизни в возбужденном состоянии. Молекулярный кислород (O ₂ ) является чрезвычайно эффективным тушителем флуоресценции только из-за его необычного триплетного основного состояния.

Квантовый выход

Квантовый выход флуоресценции дает эффективность процесса флуоресценции. Он определяется как отношение числа испущенных фотонов к числу поглощенных фотонов. ^{[14] (стр. 10) [13]}

${\displaystyle \Phi ={\frac {\text{Number of photons emitted}}{\text{Number of photons absorbed}}}}$

Максимально возможный квантовый выход флуоресценции составляет 1,0 (100%); каждый поглощенный фотон приводит к испусканию фотона. Соединения с квантовым выходом 0,10 все еще считаются достаточно флуоресцентными. Другой способ определения квантового выхода флуоресценции — по скорости распада возбужденного состояния:

${\displaystyle \Phi ={\frac {{k}_{f}}{\sum _{i}{k}_{i}}}}$

где - константа скорости спонтанного испускания излучения и ${\displaystyle {k}_{f}}$

${\displaystyle \sum _{i}{k}_{i}}$

это сумма всех скоростей распада возбужденного состояния. Другие скорости распада возбужденного состояния вызваны механизмами, отличными от испускания фотонов, и поэтому их часто называют «нерадиационными скоростями», которые могут включать:

• динамическое столкновительное тушение
• Диполь-дипольное взаимодействие в ближнем поле (или резонансная передача энергии )
• внутреннее преобразование
• межсистемный переход

Таким образом, если скорость любого пути изменится, это повлияет как на время жизни возбужденного состояния, так и на квантовый выход флуоресценции.

Квантовые выходы флуоресценции измеряются путем сравнения со стандартом. ^[15] Соль хинина сульфат хинина в растворе серной кислоты считалась наиболее распространенным стандартом флуоресценции, ^[16] однако недавнее исследование показало, что квантовый выход флуоресценции этого раствора сильно зависит от температуры, и его больше не следует использовать в качестве стандартного раствора. Хинин в 0,1  М хлорной кислоте ( Φ = 0,60 ) не показывает температурной зависимости вплоть до 45 °C, поэтому его можно считать надежным стандартным раствором. ^[17]

Продолжительность жизни

Диаграмма Яблонского . После того, как электрон поглощает высокоэнергетический фотон, система возбуждается электронно и колебательно. Система расслабляется колебательно и в конечном итоге флуоресцирует на более длинной длине волны, чем исходный высокоэнергетический фотон.

Время жизни флуоресценции относится к среднему времени, в течение которого молекула остается в возбужденном состоянии перед испусканием фотона. Флуоресценция обычно следует кинетике первого порядка :

${\displaystyle \left[S_{1}\right]=\left[S_{1}\right]_{0}e^{-\Gamma t}}$

где - концентрация молекул в возбужденном состоянии в момент времени , - начальная концентрация и - скорость распада или обратная величина времени жизни флуоресценции. Это пример экспоненциального распада . Различные излучательные и неизлучательные процессы могут депопуляции возбужденного состояния. В таком случае общая скорость распада является суммой по всем скоростям: ${\displaystyle \left[S_{1}\right]}$ ${\displaystyle t}$ ${\displaystyle \left[S_{1}\right]_{0}}$ ${\displaystyle \Gamma }$

${\displaystyle \Gamma _{tot}=\Gamma _{rad}+\Gamma _{nrad}}$

где — общая скорость распада, скорость радиационного распада и скорость безызлучательного распада. Это похоже на химическую реакцию первого порядка, в которой константа скорости первого порядка является суммой всех скоростей (параллельная кинетическая модель). Если скорость спонтанного излучения или любая из других скоростей высока, время жизни короткое. Для обычно используемых флуоресцентных соединений типичное время распада возбужденного состояния для испускания фотонов с энергиями от УФ до ближнего инфракрасного диапазона находится в диапазоне от 0,5 до 20 наносекунд . Время жизни флуоресценции является важным параметром для практических применений флуоресценции, таких как перенос энергии резонанса флуоресценции и микроскопия изображений с временем жизни флуоресценции . ${\displaystyle \Gamma _{tot}}$ ${\displaystyle \Gamma _{rad}}$ ${\displaystyle \Gamma _{nrad}}$

Диаграмма Яблонского

Диаграмма Яблонского описывает большинство механизмов релаксации для возбужденных молекул. Диаграмма рядом показывает, как флуоресценция возникает из-за релаксации определенных возбужденных электронов молекулы. ^[18]

Анизотропия флуоресценции

Флуорофоры с большей вероятностью будут возбуждаться фотонами, если момент перехода флуорофора параллелен электрическому вектору фотона. ^{[14] (стр. 12–13)} Поляризация испускаемого света также будет зависеть от момента перехода. Момент перехода зависит от физической ориентации молекулы флуорофора. Для флуорофоров в растворе интенсивность и поляризация испускаемого света зависят от вращательной диффузии. Поэтому измерения анизотропии можно использовать для исследования того, насколько свободно флуоресцентная молекула движется в определенной среде.

Анизотропию флуоресценции можно количественно определить как

${\displaystyle r={I_{\parallel }-I_{\perp } \over I_{\parallel }+2I_{\perp }}}$

где — излучаемая интенсивность, параллельная поляризации возбуждающего света, а — излучаемая интенсивность, перпендикулярная поляризации возбуждающего света. ^[13] ${\displaystyle I_{\parallel }}$ ${\displaystyle I_{\perp }}$

Анизотропия не зависит от интенсивности поглощенного или испускаемого света, это свойство света, поэтому фотообесцвечивание красителя не повлияет на значение анизотропии, пока сигнал можно обнаружить.

Флуоресценция

Флуоресцентная защитная полоса на двадцатидолларовой купюре США под ультрафиолетовым светом

Сильно флуоресцентные пигменты часто имеют необычный внешний вид, который часто описывается в разговорной речи как «неоновый цвет» (первоначально «day-glo» в конце 1960-х, начале 1970-х). Это явление было названо «Farbenglut» Германом фон Гельмгольцем и «флуоресценцией» Ральфом М. Эвансом. Обычно считается, что это связано с высокой яркостью цвета относительно того, каким он был бы как компонент белого. Флуоресценция смещает энергию в падающем освещении с более коротких длин волн на более длинные (например, с синего на желтый) и, таким образом, может сделать флуоресцентный цвет более ярким (более насыщенным), чем он мог бы быть при одном только отражении. ^[19]

Правила

Существует несколько общих правил , касающихся флуоресценции. Каждое из следующих правил имеет исключения, но они являются полезными ориентирами для понимания флуоресценции (эти правила не обязательно применимы к двухфотонному поглощению ).

Правило Каши

Правило Каши гласит, что люминесценция (флуоресценция или фосфоресценция) молекулы будет испускаться только из самого низкого возбужденного состояния ее заданной множественности. ^[20] Правило Вавилова (логическое расширение правила Каши, поэтому называемое правилом Каши–Вавилова) гласит, что квантовый выход люминесценции не зависит от длины волны возбуждающего излучения и пропорционален поглощению возбужденной длины волны. ^[21] Правило Каши не всегда применимо и нарушается простыми молекулами, таким примером является азулен. ^[22] Несколько более надежным утверждением, хотя все еще с исключениями, было бы то, что спектр флуоресценции показывает очень малую зависимость от длины волны возбуждающего излучения. ^[23]

Правило зеркального отображения

Флуоресцентный краситель родамин 6G обычно используется в таких приложениях, как маркеры , лазеры на красителях и автомобильные датчики утечек. Профиль поглощения является зеркалом профиля излучения.

Для многих флуорофоров спектр поглощения является зеркальным отражением спектра испускания. ^{[14] (стр. 6–8)} Это известно как правило зеркального отображения и связано с принципом Франка–Кондона , который гласит, что электронные переходы вертикальны, то есть изменения энергии без изменения расстояния, что можно представить вертикальной линией на диаграмме Яблонского. Это означает, что ядро ​​не движется, а уровни колебаний возбужденного состояния напоминают уровни колебаний основного состояния.

Сдвиг Стокса

В общем, испускаемый флуоресцентный свет имеет большую длину волны и меньшую энергию, чем поглощенный свет. ^{[14] (стр. 6–7)} Это явление, известное как сдвиг Стокса , обусловлено потерей энергии между временем поглощения фотона и испусканием нового. Причины и величина сдвига Стокса могут быть сложными и зависеть от флуорофора и его окружения. Однако есть некоторые общие причины. Часто это происходит из-за нерадиационного распада до самого низкого колебательного энергетического уровня возбужденного состояния. Другим фактором является то, что испускание флуоресценции часто оставляет флуорофор на более высоком колебательном уровне основного состояния.

В природе

Флуоресцентный коралл

Существует много природных соединений, которые проявляют флуоресценцию, и они имеют ряд применений. Некоторые глубоководные животные, такие как зеленоглазка , имеют флуоресцентные структуры.

По сравнению с биолюминесценцией и биофосфоресценцией

Флуоресценция

Флуоресценция — это явление поглощения электромагнитного излучения, как правило, ультрафиолетового или видимого света , молекулой и последующего испускания фотона с более низкой энергией (меньшей частотой, большей длиной волны). Это приводит к тому, что испускаемый свет имеет другой цвет, чем поглощаемый свет. Стимулирующий свет возбуждает электрон до возбужденного состояния. Когда молекула возвращается в основное состояние, она испускает фотон, который является флуоресцентным излучением. Время жизни возбужденного состояния короткое, поэтому излучение света обычно наблюдается только при включенном поглощающем свете. Флуоресценция может иметь любую длину волны, но часто более значительна, когда испускаемые фотоны находятся в видимом спектре. Когда это происходит в живом организме, ее иногда называют биофлуоресценцией. Флуоресценцию не следует путать с биолюминесценцией и биофосфоресценцией. ^[24] Тыквенные жабы, обитающие в бразильских атлантических лесах, флуоресцируют. ^[25]

Биолюминесценция

Биолюминесценция отличается от флуоресценции тем, что это естественное производство света в результате химических реакций внутри организма, тогда как флуоресценция — это поглощение и переизлучение света из окружающей среды. ^[24] Светлячки и удильщики — два примера биолюминесцентных организмов. ^[26] Чтобы добавить потенциальной путаницы, некоторые организмы являются как биолюминесцентными, так и флуоресцентными, например, морские анютины глазки Renilla reniformis , где биолюминесценция служит источником света для флуоресценции. ^[27]

Фосфоресценция

Фосфоресценция похожа на флуоресценцию в ее потребности в длинах волн света в качестве источника энергии возбуждения. Разница здесь заключается в относительной стабильности возбужденного электрона. В отличие от флуоресценции, при фосфоресценции электрон сохраняет стабильность, излучая свет, который продолжает «светиться в темноте» даже после удаления стимулирующего источника света. ^[24] Например, светящиеся в темноте наклейки фосфоресцируют, но не известно ни одного настоящего биофосфоресцентного животного. ^[28]

Механизмы

Эпидермальные хроматофоры

Пигментные клетки, которые проявляют флуоресценцию, называются флуоресцентными хроматофорами и функционируют соматически подобно обычным хроматофорам . Эти клетки являются дендритными и содержат пигменты, называемые флуоросомами. Эти пигменты содержат флуоресцентные белки, которые активируются ионами K+ (калия), и именно их движение, агрегация и дисперсия внутри флуоресцентного хроматофора вызывают направленную флуоресцентную паттернизацию. ^{[29] [30]} Флуоресцентные клетки иннервируются так же, как и другие хроматофоры, такие как меланофоры, пигментные клетки, содержащие меланин . Краткосрочная флуоресцентная паттернизация и сигнализация контролируются нервной системой. ^[29] Флуоресцентные хроматофоры можно найти в коже (например, у рыб) прямо под эпидермисом среди других хроматофоров.

Эпидермальные флуоресцентные клетки у рыб также реагируют на гормональные стимулы гормонов α–MSH и MCH так же, как меланофоры. Это говорит о том, что флуоресцентные клетки могут иметь изменения цвета в течение дня, которые совпадают с их циркадным ритмом . ^[31] Рыбы также могут быть чувствительны к стрессовым реакциям, вызванным кортизолом , на стимулы окружающей среды, такие как взаимодействие с хищником или участие в брачном ритуале. ^[29]

Филогенетика

Эволюционное происхождение

Распространенность флуоресценции на древе жизни широко распространена и наиболее подробно изучена у книдарий и рыб. Похоже, что это явление развивалось многократно в нескольких таксонах, таких как у угрей (угри), бычков (бычки и кардиналы) и тетрадонтиформных (спинороги), а также в других таксонах, обсуждаемых далее в статье. Флуоресценция очень генотипически и фенотипически изменчива даже в пределах экосистем в отношении излучаемых длин волн, отображаемых узоров и интенсивности флуоресценции. Как правило, виды, полагающиеся на камуфляж, демонстрируют наибольшее разнообразие флуоресценции, вероятно, потому, что камуфляж может быть одним из применений флуоресценции. ^[32]

Флуоресценция имеет несколько источников происхождения в древе жизни. Эта диаграмма показывает источники в лучепёрых рыбах (лучеперые рыбы).

Некоторые ученые предполагают, что GFP и GFP-подобные белки начинались как доноры электронов, активируемые светом. Затем эти электроны использовались для реакций, требующих световой энергии. Функции флуоресцентных белков, такие как защита от солнца, преобразование света в волны разной длины или для передачи сигналов, как полагают, развились вторично. ^[33]

Адаптивные функции

В настоящее время относительно мало известно о функциональном значении флуоресценции и флуоресцентных белков. ^[33] Однако предполагается, что флуоресценция может выполнять важные функции в передаче сигналов и коммуникации, спаривании , приманке, маскировке , защите от ультрафиолета и антиоксидантной защите, фотоакклиматизации, регуляции динофлагеллятов и здоровье кораллов. ^[34]

Водный

Вода поглощает свет с длинными волнами, поэтому меньше света с этими длинами волн отражается обратно, чтобы достичь глаза. Поэтому теплые цвета из спектра видимого света кажутся менее яркими с увеличением глубины. Вода рассеивает свет с более короткими длинами волн выше фиолетового, что означает, что более холодные цвета доминируют в поле зрения в фотической зоне . Интенсивность света уменьшается в 10 раз с каждыми 75 м глубины, поэтому на глубине 75 м свет на 10% интенсивнее, чем на поверхности, и на 150 м составляет всего 1% от интенсивности на поверхности. Поскольку вода отфильтровывает длины волн и интенсивность воды, достигающей определенных глубин, различные белки из-за длин волн и интенсивности света, которые они способны поглощать, лучше подходят для разных глубин. Теоретически, глаза некоторых рыб могут обнаруживать свет на глубине до 1000 м. На этих глубинах афотической зоны единственными источниками света являются сами организмы, испускающие свет посредством химических реакций в процессе, называемом биолюминесценцией.

Флуоресценция определяется просто как поглощение электромагнитного излучения на одной длине волны и его переизлучение на другой, более низкой энергетической длине волны. ^[32] Таким образом, любой тип флуоресценции зависит от наличия внешних источников света. Биологически функциональная флуоресценция обнаруживается в фотической зоне, где не только достаточно света, чтобы вызвать флуоресценцию, но и достаточно света, чтобы другие организмы могли ее обнаружить. ^[35] Поле зрения в фотической зоне естественно синее, поэтому цвета флуоресценции можно обнаружить как ярко-красные, оранжевые, желтые и зеленые. Зеленый — наиболее часто встречающийся цвет в морском спектре, желтый — второй по частоте, оранжевый — третий, а красный — самый редкий. Флуоресценция может возникать в организмах в афотической зоне как побочный продукт биолюминесценции того же организма. Некоторая флуоресценция в афотической зоне является просто побочным продуктом биохимии тканей организма и не имеет функционального назначения. Однако некоторые случаи функционального и адаптивного значения флуоресценции в афотической зоне глубокого океана являются активной областью исследований. ^[36]

Фотическая зона

Рыба

Флуоресцентная морская рыба

Костные рыбы, живущие на мелководье, обычно обладают хорошим цветовым зрением из-за того, что живут в красочной среде. Таким образом, у мелководных рыб красная, оранжевая и зеленая флуоресценция, скорее всего, служит средством общения с сородичами , особенно учитывая большую фенотипическую дисперсию этого явления. ^[32]

Многие рыбы, которые демонстрируют флуоресценцию, такие как акулы , ящероголовые , скорпеновые , губаны и камбалы , также обладают желтыми интраокулярными фильтрами. ^[37] Желтые интраокулярные фильтры в хрусталиках и роговице некоторых рыб функционируют как длиннопроходные фильтры. Эти фильтры позволяют виду визуализировать и потенциально использовать флуоресценцию, чтобы усилить визуальный контраст и узоры, которые невидимы для других рыб и хищников, у которых нет этой визуальной специализации. ^[32] Рыбы, которые обладают необходимыми желтыми интраокулярными фильтрами для визуализации флуоресценции, потенциально используют световой сигнал от своих членов. Флуоресцентное паттернирование было особенно заметно у рыб с криптически узорчатым рисунком, обладающих сложным камуфляжем. Многие из этих линий также обладают желтыми длиннопроходными интраокулярными фильтрами, которые могут позволить визуализировать такие узоры. ^[37]

Другое адаптивное использование флуоресценции — генерация оранжевого и красного света из окружающего синего света фотической зоны для улучшения зрения. Красный свет можно увидеть только на коротких расстояниях из-за ослабления длин волн красного света водой. ^[38] Многие виды рыб, которые флуоресцируют, являются небольшими, живущими группами или бентосными/афотическими и имеют заметный рисунок. Этот рисунок вызван флуоресцентной тканью и виден другим членам вида, однако рисунок невидим в других визуальных спектрах. Эти внутривидовые флуоресцентные рисунки также совпадают с внутривидовой сигнализацией. Узоры, присутствующие в глазных кольцах, указывают на направленность взгляда особи, а вдоль плавников — на направленность движения особи. ^[38] Текущие исследования предполагают, что эта красная флуоресценция используется для личного общения между членами одного вида. ^{[29] [32] [38]} Из-за преобладания синего света на глубинах океана красный свет и свет с большей длиной волны смешиваются, и многие хищные рифовые рыбы практически не чувствительны к свету на этих длинах волн. Такие рыбы, как волшебный губан, которые развили визуальную чувствительность к большей длине волны, способны отображать красные флуоресцентные сигналы, которые дают высокий контраст с синей средой и заметны для сородичей на коротких дистанциях, но относительно невидимы для других обычных рыб, которые имеют пониженную чувствительность к большой длине волны. Таким образом, флуоресценция может использоваться в качестве адаптивной сигнализации и внутривидовой коммуникации у рифовых рыб. ^{[38] [39]}

Кроме того, предполагается, что флуоресцентные ткани , окружающие глаза организма, используются для преобразования синего света из фотической зоны или зеленой биолюминесценции в афотической зоне в красный свет для улучшения зрения. ^[38]

Акулы

Новый флуорофор был описан у двух видов акул, причем он был обусловлен неописанной группой бромированных триптофан-кинурениновых низкомолекулярных метаболитов. ^[40]

Коралловый

Флуоресценция выполняет широкий спектр функций в кораллах. Флуоресцентные белки в кораллах могут способствовать фотосинтезу, преобразуя в противном случае непригодные для использования длины волн света в те, для которых симбиотические водоросли кораллов способны проводить фотосинтез . ^[41] Кроме того, количество белков может колебаться по мере того, как больше или меньше света становится доступным в качестве средства фотоакклиматизации. ^[42] Аналогично, эти флуоресцентные белки могут обладать антиоксидантными способностями для устранения кислородных радикалов, образующихся в результате фотосинтеза. ^[43] Наконец, посредством модуляции фотосинтеза флуоресцентные белки также могут служить средством регулирования активности фотосинтетических симбионтов водорослей кораллов. ^[44]

Головоногие

Alloteuthis subulata и Loligo vulgaris , два типа почти прозрачных кальмаров, имеют флуоресцентные пятна над глазами. Эти пятна отражают падающий свет, что может служить средством маскировки, но также и для подачи сигналов другим кальмарам для целей косяка. ^[45]

Медуза

Aequoria victoria , биофлуоресцентная медуза, известная своим GFP

Другим хорошо изученным примером флуоресценции в океане является гидроид Aequorea victoria . Эта медуза обитает в фотической зоне у западного побережья Северной Америки и была идентифицирована как носитель зеленого флуоресцентного белка (GFP) Осаму Шимомура . Ген этих зеленых флуоресцентных белков был выделен и имеет научное значение, поскольку он широко используется в генетических исследованиях для указания экспрессии других генов. ^[46]

Креветка-богомол

Несколько видов раков-богомолов , которые являются ротоногими ракообразными , включая Lysiosquillina glabriuscula , имеют желтые флуоресцентные отметины вдоль чешуек усиков и карапакса (панциря), которые самцы демонстрируют во время демонстрации угрозы хищникам и другим самцам. Демонстрация включает в себя поднятие головы и грудной клетки, расправление бросающихся в глаза придатков и других максиллипедов и расширение выступающих овальных чешуек усиков в стороны, что заставляет животное казаться больше и подчеркивает его желтые флуоресцентные отметины. Кроме того, по мере увеличения глубины флуоресценция креветок-богомолов составляет большую часть доступного видимого света. Во время брачных ритуалов креветки-богомолы активно флуоресцируют, и длина волны этой флуоресценции совпадает с длинами волн, обнаруживаемыми их глазными пигментами. ^[47]

Афотическая зона

Сифонофоры

Siphonophorae — отряд морских животных из типа Hydrozoa , состоящий из специализированных медузоидных и полиповых зооидов . Некоторые сифонофоры, включая род Erenna, обитающие в афотической зоне на глубине от 1600 до 2300 м, демонстрируют флуоресценцию от желтого до красного цвета в фотофорах своих щупальцеобразных тентилл . Эта флуоресценция возникает как побочный продукт биолюминесценции этих же фотофоров. Сифонофоры демонстрируют флуоресценцию в виде мерцающего рисунка, который используется в качестве приманки для привлечения добычи. ^[48]

Рыба-дракон

Хищная глубоководная рыба- дракон Malacosteus niger , близкородственный род Aristostomias и вид Pachystomias microdon используют флуоресцентные красные вспомогательные пигменты для преобразования синего света, испускаемого их собственной биолюминесценцией, в красный свет от суборбитальных фотофоров . Это красное свечение невидимо для других животных, что позволяет этим рыбам-драконам получать дополнительный свет в темных глубинах океана, не привлекая и не сигнализируя хищникам. ^[49]

Наземные

Амфибии

Флуоресцентная древесная лягушка в горошек под ультрафиолетовым светом

Флуоресценция широко распространена среди амфибий и была зарегистрирована у нескольких семейств лягушек , саламандр и червяг , но ее степень сильно различается. ^[50]

Гороховая древесная лягушка ( Hypsiboas punctatus ), широко распространенная в Южной Америке, была непреднамеренно обнаружена как первая флуоресцентная амфибия в 2017 году. Флуоресценция была отслежена до нового соединения, обнаруженного в лимфатических и кожных железах. ^[51] Основным флуоресцентным соединением является Hyloin-L1, и оно дает сине-зеленое свечение при воздействии фиолетового или ультрафиолетового света . Ученые, стоящие за открытием, предположили, что флуоресценция может использоваться для общения. Они предположили, что флуоресценция, возможно, относительно широко распространена среди лягушек. ^[52] Всего несколько месяцев спустя флуоресценция была обнаружена у близкородственного вида Hypsiboas atlanticus . Поскольку она связана с выделениями кожных желез, они также могут оставлять флуоресцентные отметки на поверхностях, где они были. ^[53]

В 2019 году было обнаружено, что у двух других лягушек, крошечной тыквенной жабы ( Brachycephalus ephippium ) и красной тыквенной жабы ( B. pitanga ) с юго-востока Бразилии, есть естественно флуоресцентные скелеты, которые видны через их кожу при воздействии ультрафиолетового света. ^{[54] [55]} Первоначально предполагалось, что флуоресценция дополняет их уже апосематические цвета (они токсичны) или что она связана с выбором партнера ( распознавание вида или определение приспособленности потенциального партнера) ^[54] , но более поздние исследования показывают, что первое объяснение маловероятно, поскольку попытки хищников напасть на жаб, по-видимому, не зависят от наличия/отсутствия флуоресценции. ^[56]

В 2020 году было подтверждено, что зеленая или желтая флуоресценция широко распространена не только у взрослых лягушек, которые подвергаются воздействию синего или ультрафиолетового света, но также и у головастиков , саламандр и червяг. Степень сильно варьируется в зависимости от вида; у некоторых она очень выражена, а у других едва заметна. Она может быть основана на пигментации кожи, слизи или костей. ^[50]

Бабочки

Бабочки- парусники ( Papilio ) имеют сложные системы для излучения флуоресцентного света. Их крылья содержат пигментированные кристаллы, которые обеспечивают направленный флуоресцентный свет. Эти кристаллы лучше всего производят флуоресцентный свет, когда они поглощают излучение небесно-голубого света (длина волны около 420 нм). Длины волн света, которые бабочки видят лучше всего, соответствуют поглощению кристаллов в крыльях бабочки. Это, вероятно, способствует повышению способности к передаче сигналов. ^[57]

Попугаи

Попугаи имеют флуоресцентное оперение , которое может использоваться для сигнализации о партнере. Исследование с использованием экспериментов по выбору партнера на волнистых попугайчиках ( Melopsittacus undulates ) обнаружило убедительную поддержку флуоресцентной половой сигнализации, при этом и самцы, и самки значительно предпочитали птиц с флуоресцентным экспериментальным стимулом. Это исследование предполагает, что флуоресцентное оперение попугаев является не просто побочным продуктом пигментации , а вместо этого адаптированным половым сигналом. Учитывая сложность путей, которые производят флуоресцентные пигменты, могут быть вовлечены значительные затраты. Поэтому особи, демонстрирующие сильную флуоресценцию, могут быть честными индикаторами высокого индивидуального качества, поскольку они могут справиться с сопутствующими затратами. ^[58]

Паукообразные

Флуоресцентный скорпион

Пауки флуоресцируют под действием ультрафиолетового света и обладают огромным разнообразием флуорофоров. Эндрюс, Рид и Маста отметили, что пауки являются единственной известной группой, в которой флуоресценция «таксономически широко распространена, вариабельно выражена, эволюционно лабильна и, вероятно, находится под отбором и потенциально имеет экологическое значение для внутривидовой и межвидовой сигнализации». ^[59] Они показали, что флуоресценция развивалась многократно в таксонах пауков, при этом новые флуорофоры развивались в ходе диверсификации пауков.

У некоторых пауков ультрафиолетовые сигналы важны для взаимодействия хищник-жертва, внутривидовой коммуникации и камуфляжа с флуоресцентными цветами. Различные экологические контексты могут способствовать подавлению или усилению экспрессии флуоресценции, в зависимости от того, помогает ли флуоресценция паукам быть скрытными или делает их более заметными для хищников. Таким образом, естественный отбор может действовать на экспрессию флуоресценции у разных видов пауков. ^[59]

Скорпионы также флуоресцентны, в их случае это связано с наличием бета-карболина в их кутикулах. ^[60]

Утконос

В 2020 году флуоресценция была зарегистрирована у нескольких особей утконоса . ^[61]

Растения

Многие растения флуоресцируют из-за присутствия хлорофилла , который, вероятно, является наиболее широко распространенной флуоресцентной молекулой, производящей красное излучение в диапазоне длин волн возбуждения. ^[62] Это свойство хлорофилла обычно используется экологами для измерения эффективности фотосинтеза. ^[63]

Цветок Mirabilis jalapa содержит фиолетовые, флуоресцентные бетацианины и желтые, флуоресцентные бетаксантины. Под белым светом части цветка, содержащие только бетаксантины, кажутся желтыми, но в областях, где присутствуют и бетаксантины, и бетацианины, видимая флуоресценция цветка тускнеет из-за внутренних механизмов фильтрации света. Ранее предполагалось, что флуоресценция играет роль в привлечении опылителей , однако позже было обнаружено, что визуальный сигнал флуоресценции незначителен по сравнению со визуальным сигналом света, отраженного цветком. ^[64]

Абиотический

Геммология, минералогия и геология

Флуоресценция арагонита

Ожерелье из необработанных алмазов под ультрафиолетовым светом (вверху) и обычным светом (внизу)

Помимо одноименного плавикового шпата ^[65] , многие драгоценные камни и минералы могут иметь характерную флуоресценцию или могут флуоресцировать по-разному под действием коротковолнового ультрафиолетового излучения, длинноволнового ультрафиолетового излучения, видимого света или рентгеновских лучей .

Многие виды кальцита и янтаря будут флуоресцировать под действием коротковолнового УФ, длинноволнового УФ и видимого света. Рубины , изумруды и алмазы демонстрируют красную флуоресценцию под действием длинноволнового УФ, синего и иногда зеленого света; алмазы также излучают свет под действием рентгеновского излучения.

Флуоресценция в минералах вызывается широким спектром активаторов . В некоторых случаях концентрация активатора должна быть ограничена ниже определенного уровня, чтобы предотвратить гашение флуоресцентного излучения. Кроме того, минерал не должен содержать примесей, таких как железо или медь , чтобы предотвратить гашение возможной флуоресценции. Двухвалентный марганец в концентрациях до нескольких процентов отвечает за красную или оранжевую флуоресценцию кальцита , зеленую флуоресценцию виллемита , желтую флуоресценцию эсперита и оранжевую флуоресценцию волластонита и клиноэдрита . Шестивалентный уран в форме катиона уранила ( UO²⁺
₂), флуоресцирует при всех концентрациях желто-зеленым цветом и является причиной флуоресценции таких минералов, как отунит или андерсонит , а при низкой концентрации является причиной флуоресценции таких материалов, как некоторые образцы гиалитового опала . Трехвалентный хром при низкой концентрации является источником красной флуоресценции рубина . Двухвалентный европий является источником синей флуоресценции, если ее наблюдать в минерале флюорите . Трехвалентные лантаноиды, такие как тербий и диспрозий, являются основными активаторами кремово-желтой флуоресценции, проявляемой иттрофлюоритовой разновидностью минерала флюорита, и способствуют оранжевой флуоресценции циркона . Повеллит (молибдат кальция) и шеелит (вольфрамат кальция) флуоресцируют в желтом и синем цветах соответственно. При совместном присутствии в твердом растворе энергия передается от вольфрама с более высокой энергией к молибдену с более низкой энергией , так что довольно низких уровней молибдена достаточно, чтобы вызвать желтое излучение шеелита вместо синего. Сфалерит с низким содержанием железа (сульфид цинка) флуоресцирует и фосфоресцирует в диапазоне цветов, в зависимости от присутствия различных следовых примесей.

Сырая нефть ( нефтепродукт ) флуоресцирует в диапазоне цветов, от тускло-коричневого для тяжелых масел и смол до ярко-желтоватого и голубовато-белого для очень легких масел и конденсатов. Это явление используется в нефтеразведочном бурении для определения очень малых количеств нефти в буровом шламе и образцах керна.

Гуминовые кислоты и фульвокислоты, образующиеся при деградации органического вещества в почвах ( гумус ), также могут флуоресцировать из-за присутствия ароматических циклов в их сложных молекулярных структурах . ^[66] Гуминовые вещества, растворенные в грунтовых водах, можно обнаружить и охарактеризовать с помощью спектрофлуориметрии . ^{[67] [68] [69]}

Органические жидкости

Органические молекулы, которые естественным образом содержатся в пиве, такие как триптофан , тирозин и фенилаланин , флуоресцируют зеленым цветом в диапазоне от 500 нм (светло-голубой) до 600 нм (янтарно-желтый) при освещении лазерным светом с длиной волны 450 нм (темно-синий). ^[70]

Органические (на основе углерода) растворы, такие как антрацен или стильбен , растворенные в бензоле или толуоле , флуоресцируют при облучении ультрафиолетом или гамма-лучами . Время затухания этой флуоресценции составляет порядка наносекунд, поскольку продолжительность света зависит от времени жизни возбужденных состояний флуоресцентного материала, в данном случае антрацена или стильбена. ^[71]

Сцинтилляция определяется как вспышка света, возникающая в прозрачном материале при прохождении частицы (электрона, альфа-частицы, иона или высокоэнергетического фотона). Стильбен и его производные используются в сцинтилляционных счетчиках для обнаружения таких частиц. Стильбен также является одной из усиливающих сред, используемых в лазерах на красителях .

Атмосфера

Флуоресценция наблюдается в атмосфере, когда воздух подвергается энергичной электронной бомбардировке. В таких случаях, как естественное полярное сияние , высотные ядерные взрывы и эксперименты с электронными пушками на ракетах, образующиеся молекулы и ионы имеют флуоресцентную реакцию на свет. ^[72]

Распространенные материалы, которые флуоресцируют

• Витамин В2 флуоресцирует желтым цветом.
• Тонизирующая вода флуоресцирует синим цветом из-за присутствия хинина .
• Чернила для маркеров часто флуоресцируют из-за присутствия пиранина .
• Банкноты , почтовые марки и кредитные карты часто имеют флуоресцентные элементы защиты.

В новых технологиях

В августе 2020 года исследователи сообщили о создании самых ярких флуоресцентных твердых оптических материалов на сегодняшний день, обеспечив передачу свойств высокофлуоресцентных красителей посредством пространственной и электронной изоляции красителей путем смешивания катионных красителей с анион-связывающими макроциклами цианозвезд . По словам соавтора, эти материалы могут найти применение в таких областях, как сбор солнечной энергии, биовизуализация и лазеры. ^{[73] [74] [75] [76]}

Приложения

Освещение

Флуоресцентная краска и пластик, освещенные лампами УФ-А ( черный свет ). Картины Beo Beyond.

Обычная люминесцентная лампа основана на флуоресценции. Внутри стеклянной трубки находится частичный вакуум и небольшое количество ртути . Электрический разряд в трубке заставляет атомы ртути излучать в основном ультрафиолетовый свет. Трубка покрыта покрытием из флуоресцентного материала, называемого люминофором , который поглощает ультрафиолетовый свет и повторно излучает видимый свет. Флуоресцентное освещение более энергоэффективно, чем элементы освещения с лампами накаливания . Однако неравномерный спектр традиционных люминесцентных ламп может привести к тому, что некоторые цвета будут выглядеть иначе, чем при освещении лампами накаливания или дневным светом . В спектре излучения паров ртути доминирует коротковолновая УФ-линия на 254 нм (которая обеспечивает большую часть энергии люминофорам), сопровождаемая видимым излучением света на 436 нм (синий), 546 нм (зеленый) и 579 нм (желто-оранжевый). Эти три линии можно наблюдать наложенными на белый континуум с помощью ручного спектроскопа для света, излучаемого обычными белыми люминесцентными трубками. Эти же видимые линии, сопровождаемые линиями излучения трехвалентного европия и трехвалентного тербия, а также сопровождаемые континуумом излучения двухвалентного европия в синей области, составляют более прерывистое световое излучение современных трехцветных фосфорных систем, используемых во многих компактных люминесцентных лампах и традиционных лампах, где целью является лучшая цветопередача. ^[77]

Флуоресцентные лампы впервые были доступны публике на Всемирной выставке в Нью-Йорке 1939 года . С тех пор улучшения в основном касались лучших люминофоров, более длительного срока службы, более постоянного внутреннего разряда и более простых в использовании форм (например, компактных люминесцентных ламп). Некоторые лампы высокой интенсивности разряда (HID) сочетают свою еще большую электрическую эффективность с улучшением люминофора для лучшей цветопередачи. ^[78]

Белые светодиоды (LED) стали доступны в середине 1990-х годов как светодиодные лампы , в которых синий свет, излучаемый полупроводником, попадает на люминофоры , нанесенные на крошечный чип. Сочетание синего света, который продолжается через люминофор, и зелено-красной флуоресценции от люминофоров производит чистое излучение белого света. ^[79]

В светящихся палочках иногда используются флуоресцентные материалы для поглощения света от хемилюминесцентной реакции и излучения света другого цвета. ^[77]

Аналитическая химия

Многие аналитические процедуры включают использование флуориметра , обычно с одной возбуждающей длиной волны и одной детектирующей длиной волны. Благодаря чувствительности, которую обеспечивает метод, можно измерять концентрации флуоресцентных молекул вплоть до 1 части на триллион. ^[80]

Флуоресценция в нескольких длинах волн может быть обнаружена детектором матрицы , чтобы обнаружить соединения из потока ВЭЖХ . Кроме того, пластины ТСХ могут быть визуализированы, если соединения или красящий реагент являются флуоресцентными. Флуоресценция наиболее эффективна, когда есть большее соотношение атомов на более низких уровнях энергии в распределении Больцмана . Тогда существует более высокая вероятность возбуждения и высвобождения фотонов атомами с более низкой энергией, что делает анализ более эффективным.

Спектроскопия

Обычно настройка флуоресцентного анализа включает источник света, который может излучать много различных длин волн света. В общем, для правильного анализа требуется одна длина волны, поэтому, чтобы избирательно фильтровать свет, его пропускают через монохроматор возбуждения, а затем выбранную длину волны пропускают через ячейку образца. После поглощения и повторного излучения энергии может возникнуть много длин волн из-за сдвига Стокса и различных электронных переходов . Чтобы разделить и проанализировать их, флуоресцентное излучение пропускают через монохроматор эмиссии и выборочно наблюдают детектором. ^[81]

Лазеры

Внутренняя полость лазера на красителе, настроенная на 589 нм. Зеленый луч от лазера Nd:YAG с удвоенной частотой заставляет раствор красителя флуоресцировать желтым цветом, создавая луч между решеткой зеркал.

Лазеры чаще всего используют флуоресценцию определенных материалов в качестве активных сред, таких как красное свечение, производимое рубином ( хром-сапфиром), инфракрасное свечение титан-сапфира или неограниченный диапазон цветов, производимых органическими красителями . Эти материалы обычно флуоресцируют посредством процесса, называемого спонтанным излучением , в котором свет испускается во всех направлениях и часто на многих дискретных спектральных линиях одновременно. Во многих лазерах флуоресцентная среда «накачивается» путем воздействия на нее интенсивного источника света, создавая инверсию населенности , что означает, что больше ее атомов переходят в возбужденное состояние (высокая энергия), а не в основное состояние (низкая энергия). Когда это происходит, спонтанная флуоресценция может затем побудить другие атомы испускать свои фотоны в том же направлении и на той же длине волны, создавая стимулированное излучение . Когда часть спонтанной флуоресценции захватывается между двумя зеркалами, почти вся флуоресценция среды может быть стимулирована для излучения вдоль той же линии, создавая лазерный луч. ^[82]

Биохимия и медицина

Эндотелиальные клетки под микроскопом с тремя отдельными каналами, маркирующими определенные клеточные компоненты

Флуоресценция в науках о жизни обычно используется как неразрушающий способ отслеживания или анализа биологических молекул посредством флуоресцентного излучения на определенной частоте, где нет фона от возбуждающего света, поскольку относительно немногие клеточные компоненты являются естественными флуоресцентными (называемыми внутренней или автофлуоресценцией ). Фактически, белок или другой компонент может быть «помечен» внешним флуорофором , флуоресцентным красителем , который может быть небольшой молекулой, белком или квантовой точкой, находящим широкое применение во многих биологических приложениях. ^{[14] (стр.  xxvi )}

Количественное определение красителя выполняется с помощью спектрофлуориметра и находит дополнительное применение в:

Микроскопия

• При сканировании интенсивности флуоресценции поперек плоскости происходит флуоресцентная микроскопия тканей, клеток или субклеточных структур, которая достигается путем маркировки антитела флуорофором и предоставления антителу возможности найти целевой антиген в образце. Маркировка нескольких антител различными флуорофорами позволяет визуализировать несколько целей в одном изображении (несколько каналов). ДНК-микрочипы являются вариантом этого.
• Иммунология: антитело сначала подготавливается путем присоединения флуоресцентной химической группы, а участки (например, на микроскопическом образце), где антитело связалось, можно увидеть и даже количественно оценить с помощью флуоресценции.
• FLIM ( микроскопия флуоресцентной визуализации времени жизни ) может использоваться для обнаружения определенных биомолекулярных взаимодействий, которые проявляются путем влияния на время жизни флуоресценции.
• Клеточная и молекулярная биология: обнаружение колокализации с использованием флуоресцентно-меченых антител для селективного обнаружения интересующих антигенов с использованием специализированного программного обеспечения, такого как ImageJ.

Другие методы

• FRET ( резонансный перенос энергии Фёрстера , также известный как резонансный перенос энергии флуоресценции ) используется для изучения взаимодействия белков, обнаружения определенных последовательностей нуклеиновых кислот и используется в качестве биосенсоров, в то время как время жизни флуоресценции (FLIM) может дать дополнительный уровень информации.
• Биотехнология: биосенсоры , использующие флуоресценцию, изучаются как возможные Флуоресцентные биосенсоры глюкозы .
• Автоматизированное секвенирование ДНК методом терминации цепи ; каждое из четырех различных оснований, завершающих цепь, имеет свою собственную специфическую флуоресцентную метку. Когда меченые молекулы ДНК разделяются, флуоресцентная метка возбуждается источником УФ-излучения, а идентификация основания, завершающего молекулу, определяется длиной волны испускаемого света.
• FACS ( сортировка клеток с активацией флуоресценции ). Один из нескольких важных методов сортировки клеток, используемых при разделении различных линий клеток (особенно выделенных из тканей животных).
• Обнаружение ДНК: соединение бромистый этидий в водном растворе имеет очень слабую флуоресценцию, так как гасится водой. Флуоресценция бромистого этидия значительно усиливается после связывания с ДНК, поэтому это соединение очень полезно для визуализации расположения фрагментов ДНК в электрофорезе в агарозном геле . Интеркалированный этидий находится в гидрофобной среде, когда он находится между парами оснований ДНК, защищенный от гашения водой, которая исключена из локальной среды интеркалированного этидия. Бромистый этидий может быть канцерогенным — возможно, более безопасной альтернативой является краситель SYBR Green .
• FIGS ( хирургия под контролем флуоресцентного изображения ) — это метод медицинской визуализации, который использует флуоресценцию для обнаружения правильно маркированных структур во время операции.
• Внутрисосудистая флуоресценция — это метод медицинской визуализации на основе катетера, который использует флуоресценцию для обнаружения признаков высокого риска атеросклероза и незаживших сосудистых стентов. ^[83] Аутофлуоресценция бляшек использовалась в первом исследовании с участием человека в коронарных артериях в сочетании с оптической когерентной томографией . ^[84] Молекулярные агенты также использовались для обнаружения специфических признаков, таких как накопление фибрина в стенте и ферментативная активность, связанная с воспалением артерии. ^[85]
• SAFI (видовая измененная флуоресцентная визуализация) — метод визуализации в электрокинетике и микрофлюидике . ^[86] Он использует неэлектромигрирующие красители, флуоресценция которых легко гасится мигрирующими химическими веществами, представляющими интерес. Красители обычно засеваются повсюду в потоке, и дифференциальное гашение их флуоресценции аналитами наблюдается напрямую.
• Анализы на основе флуоресценции для скрининга токсичных химикатов. Оптические анализы состоят из смеси чувствительных к окружающей среде флуоресцентных красителей и клеток кожи человека, которые генерируют спектры флуоресценции. ^[87] Такой подход может сократить потребность в лабораторных животных в биомедицинских исследованиях и фармацевтической промышленности.
• Обнаружение костного края: окрашенные ализарином образцы и некоторые окаменелости можно осветить флуоресцентными лампами для просмотра анатомических структур, включая костные края. ^[88]

Криминалистика

Отпечатки пальцев можно визуализировать с помощью флуоресцентных соединений, таких как нингидрин или DFO ( 1,8-диазафлуорен-9-он ). Кровь и другие вещества иногда обнаруживаются с помощью флуоресцентных реагентов, таких как флуоресцеин . Волокна и другие материалы, которые могут встречаться в криминалистике или иметь отношение к различным предметам коллекционирования , иногда флуоресцируют.

Неразрушающий контроль

Флуоресцентная дефектоскопия используется для обнаружения трещин и других дефектов на поверхности детали. Трассировка красителем с использованием флуоресцентных красителей используется для обнаружения утечек в жидкостных и газовых водопроводных системах.

Вывески

Дорожный знак с надписью «Школьная зона» на флуоресцентно-желтом фоне.

Флуоресцентные цвета часто используются в вывесках , особенно дорожных знаках. Флуоресцентные цвета обычно распознаются на больших расстояниях, чем их нефлуоресцентные аналоги, причем флуоресцентный оранжевый особенно заметен. ^[89] Это свойство привело к его частому использованию в знаках безопасности и этикетках.

Оптические отбеливатели

Флуоресцентные соединения часто используются для улучшения внешнего вида ткани и бумаги, вызывая эффект «отбеливания». Белая поверхность, обработанная оптическим отбеливателем, может излучать больше видимого света, чем тот, который на нее падает, делая ее более яркой. Синий свет, излучаемый отбеливателем, компенсирует уменьшение синего цвета обработанного материала и изменяет оттенок с желтого или коричневого на белый. Оптические отбеливатели используются в стиральных порошках, бумаге высокой яркости, косметике, одежде высокой видимости и многом другом.

Смотрите также

• Атомные линейные фильтры поглощения-переизлучения используют явление флуоресценции для чрезвычайно эффективной фильтрации света.
• Черный свет
• Черная краска
• Волоконная фотометрия
• Метка, активирующая флуоресценцию и смещающая поглощение
• Флуоресцентная корреляционная спектроскопия
• Хирургия под контролем флуоресцентного изображения
• Флуоресценция в растениях
• Флуоресцентная спектроскопия
• Люминесцентная лампа
• Флуоресцентный многослойный диск
• Флуориметр
• Одежда повышенной видимости
• Интегрированный флуориметр
• Лазерно-индуцированная флуоресценция
• Список источников света
• Микробное искусство с использованием флуоресцентных бактерий
• Эффект Мёссбауэра , резонансная флуоресценция гамма-лучей
• Органические светодиоды могут быть флуоресцентными
• Фосфоресценция
• Фосфорная термометрия — использование фосфоресценции для измерения температуры.
• Спектроскопия
• Двухфотонное поглощение
• Вибронная спектроскопия
• Рентгеновская флуоресценция

Ссылки

1. Valeur, B.; Berberan-Santos, MRN (2011). «Краткая история флуоресценции и фосфоресценции до появления квантовой теории». Журнал химического образования . 88 (6): 731–738. Bibcode : 2011JChEd..88..731V. doi : 10.1021/ed100182h. S2CID  55366778.
2. Акуна, А. Улисес; Амат-Гуэрри, Франциско; Морсильо, Очищение; Лирас, Марта; Родригес, Бенхамин (2009). «Структура и образование флуоресцентного соединения lignum нефритикум» (PDF) . Органические письма . 11 (14): 3020–3023. дои : 10.1021/ol901022g. PMID  19586062. Архивировано (PDF) из оригинала 28 июля 2013 года.
3. Safford, WE (1916). "Lignum ipheriticum" (PDF) . Ежегодный отчет Совета регентов Смитсоновского института . Вашингтон, округ Колумбия: Типография правительства США. стр. 271–298. Архивировано (PDF) из оригинала 29 июля 2013 г.
4. Muyskens, M.; Vitz, Ed (2006). «Флуоресценция lignum septicum : взгляд в прошлое и простая демонстрация флуоресценции природного вещества». Journal of Chemical Education . 83 (5): 765. Bibcode : 2006JChEd..83..765M. doi : 10.1021/ed083p765.
5. Кларк, Э.Д. (1819). «Рассказ о недавно открытой разновидности зеленого плавикового шпата, очень необычной красоты и с замечательными свойствами цвета и фосфоресценции». Анналы философии . 14 : 34–36. Архивировано из оригинала 17 января 2017 г. Более мелкие кристаллы совершенно прозрачны. Их цвет в проходящем свете — интенсивный изумрудно-зеленый ; но в отраженном свете цвет становится глубоким сапфирово-синим .
6. Хауи, Р.Дж. (1822). Traité de Minéralogie [ Трактат по минералогии ] (на французском языке). Том. 1 (2-е изд.). Париж, Франция: Башелье и Юзар. п. 512. Архивировано из оригинала 17 января 2017 года – через Google Книги.
7. Brewster, D. (1834). «О цветах естественных тел». Transactions of the Royal Society of Edinburgh . 12 (2): 538–545, особенно 542. doi :10.1017/s0080456800031203. S2CID  101650922. Архивировано из оригинала 17 января 2017 г.На странице 542 Брюстер упоминает, что когда белый свет проходит через спиртовой раствор хлорофилла, от него отражается красный свет.
8. Гершель, Дж. (1845). «О случае поверхностного цвета, представленного однородной жидкостью, внутренне бесцветной». Philosophical Transactions of the Royal Society of London . 135 : 143–145. doi : 10.1098/rstl.1845.0004 . Архивировано из оригинала 24 декабря 2016 г.
9. Гершель, Дж. (1845). «О эпипольной дисперсии света, являющейся дополнением к статье под названием «О случае поверхностного цвета, представленного однородной жидкостью, внутренне бесцветной»». Философские труды Лондонского королевского общества . 135 : 147–153. doi : 10.1098/rstl.1845.0005 . Архивировано из оригинала 17 января 2017 г.
10. Stokes, GG (1852). «Об изменении преломляемости света». Philosophical Transactions of the Royal Society of London . 142 : 463–562, особенно 479. doi : 10.1098/rstl.1852.0022 . Архивировано из оригинала 17 января 2017 г.
11. Цю, Цзяньжун; Ли, Ян; Цзя, Юнчао (2021). Стойкие фосфоры: от основ к приложениям . Серия публикаций Woodhead по электронным и оптическим материалам. Даксфорд Кембридж, Массачусетс Кидлингтон: Woodhead Publishing, отпечаток Elsevier. ISBN 978-0-12-818772-2.
12. Verhoeven, JW (1 января 1996 г.). «Глоссарий терминов, используемых в фотохимии (рекомендации ИЮПАК 1996 г.)». Pure and Applied Chemistry (на немецком языке). 68 (12): 2223–2286. doi :10.1351/pac199668122223. ISSN  1365-3075.
13. Valeur, Bernard; Berberan-Santos, Mario (2012). Молекулярная флуоресценция: принципы и приложения . Wiley-VCH. стр. 64. ISBN 978-3-527-32837-6.
14. Lakowicz, Joseph R. (1999). Принципы флуоресцентной спектроскопии . Kluwer Academic / Plenum Publishers. ISBN
     978-0-387-31278-1.
15. Левитус, Марсия (22 апреля 2020 г.). "Учебное пособие: измерение спектров флуоресценции и определение относительных квантовых выходов флуоресценции прозрачных образцов". Методы и приложения во флуоресценции . 8 (3): 033001. Bibcode : 2020MApFl...8c3001L. doi : 10.1088/2050-6120/ab7e10. ISSN  2050-6120. PMID  32150732. S2CID  212653274. Архивировано из оригинала 4 мая 2022 г. Получено 9 июня 2021 г.
16. Брауэр, Альберт М. (31 августа 2011 г.). «Стандарты для измерений квантового выхода фотолюминесценции в растворе». Чистая и прикладная химия . Технический отчет ИЮПАК. 83 (12): 2213–2228. doi : 10.1351/PAC-REP-10-09-31 . ISSN  1365-3075. S2CID  98138291.
17. Nawara, Krzysztof; Waluk, Jacek (16 апреля 2019 г.). «Прощай, хинин в растворах серной кислоты как стандарт квантового выхода флуоресценции». Аналитическая химия . 91 (8): 5389–5394. doi :10.1021/acs.analchem.9b00583. ISSN  0003-2700. PMID  30907575. S2CID  85501014. Архивировано из оригинала 7 февраля 2021 г.
18. «Анимация принципа флуоресценции и поглощения в УФ-видимом диапазоне» Архивировано 9 июня 2013 г. на Wayback Machine . PharmaXChange.info .
19. Schieber, Frank (октябрь 2001 г.). «Моделирование внешнего вида флуоресцентных цветов». Труды Ежегодного собрания Общества по изучению человеческого фактора и эргономики . 45 (18): 1324–1327. doi :10.1177/154193120104501802. S2CID  2439728.
20. IUPAC .PAC, 2007, 79, 293. (Глоссарий терминов, используемых в фотохимии, 3-е издание (Рекомендации IUPAC 2006)) на стр. 360 https://goldbook.iupac.org/terms/view/K03370
21. IUPAC . – Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. («Gold Book») Архивировано 21 марта 2012 г. в Wayback Machine . Составители: McNaught, AD и Wilkinson, A. Blackwell Scientific Publications, Oxford, 1997.
22. (Анти)ароматичность в возбужденном состоянии объясняет, почему азулен не подчиняется правилу Каши Дэвид Данлоп, Люси Людвикова, Амбар Банерджи, Хенрик Оттоссон и Томаш Сланина Журнал Американского химического общества 2023 145 (39), 21569-21575 DOI: 10.1021/jacs. 3c07625
23. Qian, Hai; Cousins, Morgan E.; Horak, Erik H.; Wakefield, Audrey; Liptak, Matthew D.; Aprahamian, Ivan (январь 2017 г.). «Подавление правила Каши как механизма для флуоресцентных молекулярных роторов и эмиссии, вызванной агрегацией». Nature Chemistry . 9 (1): 83–87. doi :10.1038/nchem.2612. ISSN  1755-4330. PMID  27995926. S2CID  42798987.
24. "Флуоресценция в морских организмах". Gestalt Switch Expeditions . Архивировано из оригинала 21 февраля 2015 г.
25. «Флуоресценция обнаружена у крошечных бразильских лягушек». Business Standard India . Press Trust of India. 29 марта 2019 г. Архивировано из оригинала 30 марта 2019 г. Получено 30 марта 2019 г.
26. Utsav (2 декабря 2017 г.). "10 самых удивительных биолюминесцентных животных на планете Земля". Земля и мир . Архивировано из оригинала 30 марта 2019 г. Получено 30 марта 2019 г.
27. Уорд, Уильям У.; Кормье, Милтон Дж. (1978). «Передача энергии посредством взаимодействия белок–белок в биолюминесценции рениллы». Фотохимия и фотобиология . 27 (4): 389–396. doi :10.1111/j.1751-1097.1978.tb07621.x. S2CID  84887904.
28. "Firefly Squid – Deep Sea Creatures on Sea and Sky". www.seasky.org . Архивировано из оригинала 28 июня 2019 . Получено 30 марта 2019 .
29. Вухерер, МФ; Михилс, НК (2012). «Флуоресцентный хроматофор изменяет уровень флуоресценции у рифовой рыбы». PLOS ONE . 7 (6): e37913. Bibcode : 2012PLoSO...737913W. doi : 10.1371/journal.pone.0037913 . PMC 3368913. PMID  22701587 . 
30. Фуджи, Р. (2000). «Регуляция подвижной активности хроматофоров рыб». Pigment Cell Research . 13 (5): 300–19. doi :10.1034/j.1600-0749.2000.130502.x. PMID  11041206.
31. Эбботт, Ф. С. (1973). «Эндокринная регуляция пигментации у рыб». Интегративная и сравнительная биология . 13 (3): 885–894. doi : 10.1093/icb/13.3.885 .
32. Sparks, JS; Schelly, RC; Smith, WL; Davis, MP; Tchernov, D.; Pieribone, VA; Gruber, DF (2014). Fontaneto, Diego (ред.). "The Covert World of Fish Biofluorescence: A Phylogenetically Widespread and Phenotypely Variable Phenomenon". PLOS ONE . ​​9 (1): e83259. Bibcode :2014PLoSO...983259S. doi : 10.1371/journal.pone.0083259 . PMC 3885428 . PMID  24421880. 
33. Beyer, Steffen. "Биология подводной флуоресценции". Fluopedia.org . Архивировано из оригинала 30 июля 2020 г. . Получено 19 января 2022 г. .
34. Хэддок, SHD; Данн, CW (2015). «Флуоресцентные белки функционируют как аттрактант добычи: экспериментальные данные по гидромедузе Olindias formosus и другим морским организмам». Biology Open . 4 (9): 1094–1104. doi :10.1242/bio.012138. ISSN  2046-6390. PMC 4582119. PMID  26231627 . 
35. , Charles (2017). «Метод определения вклада флуоресценции в оптическую сигнатуру с выводами для постулирования визуальной функции». Frontiers in Marine Science . 4. doi : 10.3389/fmars.2017.00266 . ISSN  2296-7745.
36. Matz, M. "Fluorescence: The Secret Color of the Deep". Управление по исследованию и исследованию океана, Национальное управление океанических и атмосферных исследований США. Архивировано из оригинала 31 октября 2014 г.
37. Heinermann, P (10 марта 2014 г.). «Желтые интраокулярные фильтры у рыб». Experimental Biology . 43 (2): 127–147. PMID  6398222.
38. Михилс, Северная Каролина; Антес, Н.; Харт, Н.С.; Херлер-младший; Мейкснер, AJ; Шляйфенбаум, Ф.; Шульте, Г.; Зибек, UE; Шпренгер, Д.; Вучерер, МФ (2008). «Красная флуоресценция у рифовых рыб: новый сигнальный механизм?». БМК Экология . 8 (1): 16. Бибкод : 2008BMCE....8...16M. дои : 10.1186/1472-6785-8-16 . ПМЦ 2567963 . ПМИД  18796150. 
39. Герлах, Т.; Шпренгер, Д.; Михилс, Н.К. (2014). «Волшебные губаны воспринимают и реагируют на свою тёмно-красную флуоресцентную окраску». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 281 (1787): 20140787. doi : 10.1098/rspb.2014.0787. PMC 4071555. PMID  24870049. 
40. Park, Hyun Bong; Lam, Yick Chong; Gaffney, Jean P.; Weaver, James C.; Krivoshik, Sara Rose; Hamchand, Randy; Pieribone, Vincent; Gruber, David F.; Crawford, Jason M. (27 сентября 2019 г.). «Ярко-зеленая биофлуоресценция у акул обусловлена ​​метаболизмом бром-кинуренина». iScience . 19 : 1291–1336. Bibcode :2019iSci...19.1291P. doi :10.1016/j.isci.2019.07.019. ISSN  2589-0042. PMC 6831821 . PMID  31402257. 
41. Салих, А.; Ларкум, А.; Кокс, Г.; Кюль, М.; Хёг-Гулдберг, О. (2000). «Флуоресцентные пигменты в кораллах обладают фотозащитными свойствами». Nature . 408 (6814): 850–3. Bibcode :2000Natur.408..850S. doi :10.1038/35048564. PMID  11130722. S2CID  4300578. Архивировано из оригинала 22 декабря 2015 г.
42. Рот, М.С.; Латц, М.И.; Герике, Р.; Дехейн, Д.Д. (2010). «Регуляция зеленого флуоресцентного белка в коралле Acropora yongei во время фотоакклиматизации». Журнал экспериментальной биологии . 213 (21): 3644–3655. doi : 10.1242/jeb.040881 . PMID  20952612.
43. Бу-Абдалла, Ф.; Честин, Северная Дакота; Лессер, депутат (2006). «Тушение супероксидных радикалов зеленым флуоресцентным белком». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Общие предметы . 1760 (11): 1690–1695. дои : 10.1016/j.bbagen.2006.08.014. ПМЦ 1764454 . ПМИД  17023114. 
44. Field, SF; Bulina, MY; Kelmanson, IV; Bielawski, JP; Matz, MV (2006). «Адаптивная эволюция разноцветных флуоресцентных белков в рифообразующих кораллах». Journal of Molecular Evolution . 62 (3): 332–339. Bibcode : 2006JMolE..62..332F. doi : 10.1007/s00239-005-0129-9. PMID  16474984. S2CID  12081922.
45. Mäthger, LM; Denton, EJ (2001). «Отражательные свойства иридофоров и флуоресцентных «глазных пятен» у кальмаров-лолигинид Alloteuthis subulata и Loligo vulgaris». Журнал экспериментальной биологии . 204 (Pt 12): 2103–18. doi :10.1242/jeb.204.12.2103. PMID  11441052. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 г.
46. Tsien, RY (1998). «Зеленый флуоресцентный белок». Annual Review of Biochemistry . 67 : 509–544. doi :10.1146/annurev.biochem.67.1.509. PMID  9759496. S2CID  8138960.
47. Mazel, CH (2004). «Флуоресцентное усиление сигнализации у креветки-богомола». Science . 303 (5654): 51. doi : 10.1126/science.1089803 . PMID  14615546. S2CID  35009047.
48. Бу-Абдалла, Ф.; Честин, Северная Дакота; Лессер, депутат (2006). «Тушение супероксидных радикалов зеленым флуоресцентным белком». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Общие предметы . 1760 (11): 1690–1695. дои : 10.1016/j.bbagen.2006.08.014. ПМЦ 1764454 . ПМИД  17023114. 
49. Дуглас, Р. Х.; Партридж, Дж. К.; Дулай, К.; Хант, Д.; Маллино, К. В.; Таубер, А. Ю.; Хюннинен, П. Х. (1998). «Рыба-дракон видит с помощью хлорофилла». Nature . 393 (6684): 423–424. Bibcode :1998Natur.393..423D. doi :10.1038/30871. S2CID  4416089.
50. Lamb, JY; MP Davis (2020). «Саламандры и другие амфибии светятся биофлуоресценцией». Scientific Reports . 10 (1): 2821. Bibcode :2020NatSR..10.2821L. doi :10.1038/s41598-020-59528-9. PMC 7046780 . PMID  32108141. 
51. Вонг, Сэм (13 марта 2017 г.). «Светящаяся лягушка — первая известная естественно флуоресцентная амфибия». Архивировано из оригинала 20 марта 2017 г. Получено 22 марта 2017 г.
52. Кинг, Энтони (13 марта 2017 г.). «Флуоресцентная лягушка сначала до новой молекулы». Архивировано из оригинала 22 марта 2017 г. Получено 22 марта 2017 г.
53. Taboada, C.; AE Brunetti; C. Alexandre; MG Lagorio; J. Faivovich (2017). «Флуоресцентные лягушки: герпетологическая перспектива». Южноамериканский журнал герпетологии . 12 (1): 1–13. doi : 10.2994/SAJH-D-17-00029.1. hdl : 11336/48638 . S2CID  89815080.
54. Сандра Гутте; Мэтью Дж. Мейсон; Марта М. Антониацци; Карлос Джаред; Дидье Мерль; Лилиан Кейз; Луис Фелипе Толедо; Ханане эль-Хафчи; Стефан Паллю; Хьюг Портье; Стефан Шрамм; Пьер Герио; Матье Тури (2019). «Интенсивная флуоресценция костей выявляет скрытые закономерности у тыквенных жаб». Научные отчеты . 9 (1): 5388. Бибкод : 2019НацСР...9.5388Г. дои : 10.1038/s41598-019-41959-8. ПМК 6441030 . ПМИД  30926879. 
55. Фокс, А. (2 апреля 2019 г.). «Ученые обнаружили лягушку со светящимися костями». ScienceMag . Архивировано из оригинала 8 марта 2020 г. Получено 9 февраля 2020 г.
56. Ребусас, Р.; AB Каролло; MdO Фрейтас; C. Ламбертини; RM Ногейра дос Сантос; LF Толедо (2019). «Статус сохранности жаб-брахицефалов (Anura: Brachycephalidae) из бразильских атлантических тропических лесов». Разнообразие . 55 (1): 39–47. doi : 10.3390/d11090150 .
57. Vukusic, P; Hooper, I (2005). "Направленно контролируемое флуоресцентное излучение у бабочек". Science . 310 (5751): 1151. doi :10.1126/science.1116612. PMID  16293753. S2CID  43857104.
58. Арнольд, К. Э. (2002). «Флуоресцентная сигнализация у попугаев». Science . 295 (5552): 92. CiteSeerX 10.1.1.599.1127 . doi :10.1126/science.295.5552.92. PMID  11778040. 
59. Andrews, K.; Reed, SM; Masta, SE (2007). «Пауки флуоресцируют по-разному во многих таксонах». Biology Letters . 3 (3): 265–267. doi :10.1098/rsbl.2007.0016. PMC 2104643 . PMID  17412670. 
60. Stachel, SJ; Stockwell, SA; van Vranken, DL (1999). «Флуоресценция скорпионов и катарактогенез». Химия и биология . 6 (8): 531–539. doi : 10.1016/S1074-5521(99)80085-4 . PMID  10421760.
61. Spaeth, P. (2020). «Биофлуоресценция у утконоса (Ornithorhynchus anatinus)». Mammalia . 85 (2): 179–181. doi : 10.1515/mammalia-2020-0027 .
62. Макдональд, Морис С. (2 июня 2003 г.). Фотобиология высших растений. John Wiley & Sons. ISBN 9780470855232. Архивировано из оригинала 21 декабря 2017 года.
63. "5.1 Флуоресценция хлорофилла – Справочник ClimEx". Архивировано из оригинала 14 января 2020 г. Получено 14 января 2020 г.
64. Ириэль, А.А.; Лагорио, MAG (2010). «Имеет ли значение флуоресценция цветов в биокоммуникации?». Naturwissenschaften . 97 (10): 915–924. Бибкод : 2010NW.....97..915I. дои : 10.1007/s00114-010-0709-4. PMID  20811871. S2CID  43503960.
65. Раман, CV, (1962). «Люминесценция плавикового шпата», Curr. Sci., 31, 361–365
66. Mobed, Jarafshan J.; Hemmingsen, Sherry L.; Autry, Jennifer L.; McGown, Linda B. (1 сентября 1996 г.). "Fluorescence characterization of IHSS humic substance: Total luminescence spectrums with absorbance Correction". Environmental Science & Technology . 30 (10): 3061–3065. Bibcode :1996EnST...30.3061M. doi :10.1021/es960132l. ISSN  0013-936X. Архивировано из оригинала 4 мая 2022 г. . Получено 29 августа 2021 г. .
67. Милори, Дебора MBP; Мартин-Нето, Ладислав; Байер, Симелио; Мельничук, Жоао; Баньято, Вандерлей С (2002). «Степень гумификации гуминовых кислот почвы, определенная методом флуоресцентной спектроскопии». Почвоведение . 167 (11): 739–749. Бибкод : 2002SoilS.167..739M. дои : 10.1097/00010694-200211000-00004. ISSN  0038-075Х. S2CID  98552138.
68. Ричард, С; Трубецкая, О; Трубецкой, О; Резникова, О; Афанась Ева, Г; Агуэр, Дж. П.; Гийо, Г (2004). «Ключевая роль низкомолекулярной фракции почвенных гуминовых кислот для флуоресценции и фотоиндуктивной активности». Environmental Science & Technology . 38 (7): 2052–2057. Bibcode :2004EnST...38.2052R. doi :10.1021/es030049f. ISSN  0013-936X. PMID  15112806.
69. Sierra, MMD; Giovanela, M; Parlanti, E; Soriano-Sierra, EJ (2005). «Флуоресцентный отпечаток фульвовых и гуминовых кислот различного происхождения, рассматриваемый с помощью методов одиночного сканирования и возбуждения/эмиссии матриц». Chemosphere . 58 (6): 715–733. Bibcode :2005Chmsp..58..715S. doi :10.1016/j.chemosphere.2004.09.038. ISSN  0045-6535. PMID  15621185.
70. Драмичанин, Татьяна; Зекович, Ивана; Периша, Йована; Драмичанин, Мирослав Д. (2019). «Параллельный факторный анализ флуоресценции пива». Журнал флуоресценции . 29 (5): 1103–1111. дои : 10.1007/s10895-019-02421-0. ПМИД  31396828.
71. Биркс, Дж. Б. (1962). «Времена затухания флуоресценции и сцинтилляций кристаллического антрацена». Труды Физического общества . 79 (3): 494–496. Bibcode : 1962PPS....79..494B. doi : 10.1088/0370-1328/79/3/306. S2CID  17394465.
72. Gilmore, FR; Laher, RR; Espy, PJ (1992). «Факторы Франка–Кондона, r-центроиды, электронные переходные моменты и коэффициенты Эйнштейна для многих систем полос азота и кислорода». Journal of Physical and Chemical Reference Data . 21 (5): 1005. Bibcode : 1992JPCRD..21.1005G. doi : 10.1063/1.555910. Архивировано из оригинала 9 июля 2017 г.
73. "Химики создают самые яркие флуоресцентные материалы". phys.org . Архивировано из оригинала 3 сентября 2020 г. . Получено 6 сентября 2020 г. .
74. "Ученые создают самые яркие флуоресцентные материалы из существующих". New Atlas . 7 августа 2020 г. Архивировано из оригинала 13 сентября 2020 г. Получено 6 сентября 2020 г.
75. "Ученые создают 'самые яркие известные материалы из существующих'". independent.co.uk . Архивировано из оригинала 25 сентября 2020 г. . Получено 6 сентября 2020 г. .
76. Бенсон, Кристофер Р.; Каченаускайте, Лаура; ВанДенбург, Кэтрин Л.; Чжао, Вэй; Цяо, Бо; Садхухан, Тумпа; Пинк, Марен; Чен, Цзюньшэн; Борги, Сина; Чен, Чун-Синг; Дэвис, Брэд Дж.; Саймон, Йоан К.; Рагхавачари, Кришнан; Лаурсен, Бо В.; Флад, Амар Х. (6 августа 2020 г.). «Оптические материалы Plug-and-Play из флуоресцентных красителей и макроциклов». Хим . 6 (8): 1978–1997. doi : 10.1016/j.chempr.2020.06.029 . ISSN  2451-9294.
77. Harris, Tom (7 декабря 2001 г.). "Как работают люминесцентные лампы". HowStuffWorks . Discovery Communications. Архивировано из оригинала 6 июля 2010 г. . Получено 27 июня 2010 г. .
78. Флеш, П. (2006). Свет и источники света: газоразрядные лампы высокой интенсивности. Берлин: Springer-Verlag. ISBN 978-3-540-32685-4. OCLC  262693002.
79. Чэнь, Лей; Линь, Чунь-Че; Йе, Чиао-Вэнь; Лю, Ру-Ши (22 марта 2010 г.). «Светопреобразующие неорганические люминофоры для белых светоизлучающих диодов». Материалы . 3 (3): 2172–2195. Bibcode : 2010Mate....3.2172C. doi : 10.3390/ma3032172 . ISSN  1996-1944. PMC 5445896 . 
80. Рай, HS; Дабора, JM; Кесада, MA; Матис, RA; Глейзер, AN (1993). «Флуорометрический анализ с использованием димерных красителей для двух- и одноцепочечной ДНК и РНК с чувствительностью в пикограммах». Аналитическая биохимия . 208 (1): 144–150. doi :10.1006/abio.1993.1020. PMID  7679561.
81. Харрис, Дэниел С. (2004). Исследование химического анализа. Macmillan. ISBN 978-0-7167-0571-0. Архивировано из оригинала 31 июля 2016 года.
82. Основы и детали лазерной сварки Сэйдзи Катаяма – Springer 2020 стр. 3–5
83. Calfon MA, Vinegoni C, Ntziachristos V, Jaffer FA (2010). «Внутрисосудистая флуоресцентная молекулярная визуализация атеросклероза в ближнем инфракрасном диапазоне: к визуализации коронарных артерий биологически высокорисковых бляшек». J Biomed Opt . 15 (1): 011107–011107–6. Bibcode : 2010JBO....15a1107C. doi : 10.1117/1.3280282. PMC 3188610. PMID  20210433. 
84. Ughi GJ, Wang H, Gerbaud E, Gardecki JA, Fard AM, Hamidi E и др. (2016). «Клиническая характеристика коронарного атеросклероза с помощью двухмодальной ОКТ и автофлуоресцентной визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне». JACC Cardiovasc Imaging . 9 (11): 1304–1314. doi :10.1016/j.jcmg.2015.11.020. PMC 5010789. PMID 26971006  . 
85. Hara T, Ughi GJ, McCarthy JR, Erdem SS, Mauskapf A, Lyon SC и др. (2015). «Внутрисосудистая молекулярная визуализация фибрина улучшает обнаружение незаживших стентов, оцененных с помощью оптической когерентной томографии in vivo». Eur Heart J . 38 (6): 447–455. doi :10.1093/eurheartj/ehv677. PMC 5837565 . PMID  26685129. 
86. Школьников, В; Сантьяго, Дж. Г. (2013). «Метод неинвазивной полномасштабной визуализации и количественной оценки химических видов» (PDF) . Lab on a Chip . 13 (8): 1632–43. doi :10.1039/c3lc41293h. PMID  23463253. Архивировано (PDF) из оригинала 5 марта 2016 г.
87. Moczko, E; Mirkes, EM; Cáceres, C; Gorban, AN; Piletsky, S (2016). «Анализ на основе флуоресценции как новый инструмент скрининга токсичных химикатов». Scientific Reports . 6 : 33922. Bibcode :2016NatSR...633922M. doi :10.1038/srep33922. PMC 5031998 . PMID  27653274. 
88. Смит, В. Лео; Бак, Чесни А.; Орней, Грегори С.; Дэвис, Мэтью П.; Мартин, Рене П.; Гибсон, Сара З.; Жирар, Мэтью Г. (20 августа 2018 г.). «Улучшение изображений скелета позвоночного: флуоресценция и непостоянное крепление очищенных и окрашенных образцов». Copeia . 106 (3): 427–435. doi : 10.1643/cg-18-047 . ISSN  0045-8511.
89. Хокинс, Х. Джин; Карлсон, Пол Джон и Элмквист, Майкл (2000) «Оценка флуоресцентных оранжевых знаков». Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine , отчет Техасского института транспорта 2962-S.

Дальнейшее чтение

• История флуоресценции. Raytech Industries. 1965.

Внешние ссылки

• Fluorophores.org, база данных флуоресцентных красителей
• FSU.edu, Основные понятия флуоресценции
• Лекция Дэвида Джеймсона «Наноистория флуоресценции»
• Спектры возбуждения и испускания различных флуоресцентных красителей
• База данных флуоресцентных минералов с фотографиями, активаторами и спектрами (fluomin.org)
• «Биофлуоресцентное ночное погружение – Дахаб/Красное море (Египет), залив Масбат/Машраба, «Римская скала»». YouTube. 9 октября 2012 г.
• Штеффен О. Бейер. "FluoPedia.org: Публикации". fluopedia.org.
• Штеффен О. Бейер. "FluoMedia.org: Наука". fluomedia.org.