时间分辨荧光光谱
2023.11.27
  时间分辨荧光光谱(TRFS)技术是一种强大的分子光谱学工具,它利用短脉冲光(如飞秒或皮秒激光)激发样品,并测量随后样品发射的荧光随时间的衰减情况。这种技术可以提供分子环境和分子动力学的深入信息,从而使研究人员能够深入了解分子如何与其周围环境相互作用。
  在生物化学和生物物理学中,TRFS技术被广泛应用于研究蛋白质的结构动态、酶反应机理,以及生物大分子如蛋白质和核酸之间的相互作用。通过这项技术,科学家能够观察到蛋白质折叠、解折、以及与其他生物分子结合时的动态变化,这对于理解生物分子的功能和疾病的分子机制具有重要意义。
 


在较宽的光谱范围内获得了新型芴衍生物(E)-1-(2-(二甲苯基氨基)-9,9-二乙基-9H-芴-7-基)-3-(噻吩-2-基)丙-2-烯-1-酮单光子和双光子激发发射光谱(见图),并提出了一种新的时间分辨荧光发射光谱方法。

在材料科学领域,TRFS技术对于研究光电材料的光物理性质至关重要。它在研究半导体、量子点和有机发光材料方面发挥了关键作用,尤其是在开发新型光电器件和光能转换材料时,通过这种技术,科学家可以深入了解这些材料的激发态寿命、能量转移过程和电子动力学,从而优化它们的性能。
  飞秒激光的运用大大增强了TRFS技术的能力。其超短的脉冲宽度使得科学家能够精确地激发分子并捕捉到极快的分子过程,如光诱导的电子转移和快速化学反应。这种高时间分辨率的测量能力为研究光激活过程和光诱导的动态事件提供了新的视角。
  此外,飞秒激光器的精确控制能力,包括对脉冲能量、持续时间和波长的调节,对于研究具有复杂激发态动力学的系统至关重要。这种控制提供了对实验条件的精细调整,使研究人员能够在更多变的条件下探究分子和材料的性质,为理解复杂的光化学和光物理过程提供了强大的工具。
  总的来说,时间分辨荧光光谱技术结合飞秒激光的优势,为研究分子和材料的动力学提供了一种独特而强大的方法。这项技术在生物医学、材料科学以及化学等多个领域的研究中发挥着至关重要的作用,特别是在需要高时间分辨率的复杂系统研究中。随着飞秒激光技术的不断发展和优化,时间分辨荧光光谱技术的应用范围和能力将进一步扩大。

参考文献:
K. Belfield et al. "Two-photon absorption and time-resolved stimulated emission depletion spectroscopy of a new fluorenyl derivative.." Chemphyschem : a European journal of chemical physics and physical chemistry, 13 15 (2012): 3481-91 . https://doi.org/10.1002/cphc.201200405.

 

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