Phosphorescence
Phosphorescence je specifický druh photoluminescence, příbuzný světélkování, nicméně na rozdíl od světélkování, phosphorescent materiál okamžitě nepropustí radiaci to absorbuje. Pomalejší časová měřítka re-emise radiace být sdružil se s quantum mechanicky zakázaná energie říkají přechody.
V laických termínech, phosphorescence je proces ve které energii uložené v podstatě je propuštěn velmi pomalu a nepřetržitě ve formě zářícího světla. Důvod, že rychlost uvolňování energie je tak charakteristicky pomalá a od této doby světlo může žhnout pro takový dlouhá doba, je to na mikroskopické úrovni, pravděpodobnost pro proces vyzařování světla nastat je velmi nízký, téměř být zakázán kvantovou mechanikou používáním”zakázaný mechanismus#rquote.
Většina událostí photoluminescent, ve kterém chemický substrát pohlcuje a pak re-vydává foton světla, být rychlý, na pořadí 10 nanosekund. Nicméně, pro světlo být absorbován a vydával u těchto rychlý čas olupuje, energie fotonů zahrnula (tj. vlnová délka světla) muset být opatrně laděn podle pravidel kvantové mechaniky odpovídat státům užitečné energie a povoleným přechodům substrátu. Ve zvláštním případě phosphorescence, zaujatý foton energie podstoupí neobvyklý intersystem přecházet do energetického stavu vyšší multiplicity rotace (vidět symbol termínu), obvykle triplet stát. Jako výsledek, energie může stát se chycená v triplet stát s jediný quantum mechanicky “zakázané” přechody dostupné návratu k nižší energii říkají. Tito transistions, ačkoli “zakázaný”, bude ještě nastávat ale být kinetically unfavored a tak postupují u významně pomalejších časových mír. Většina phosphorescent směsí je ještě relativně rychlí vydavatelé, s triplet celé životy na pořadí milisekund. Nicméně, některé směsi mají triplet celé životy až do minut nebo vyrovnat hodiny, dovolit těmto substancím účinně uložit světelnou energii ve formě velmi pomalu ponižující vzrušený elektron říká. Jestliže phosphorescent kvantový výtěžek je vysoce, tyto substance budou uvolňovat významná množství světla přes měřítka dlouhé doby, vytvářet takzvaný “žár v temnotě” materiály.
Detaily
Elektrony uspořádané v atomových konfiguracích nebo komplexnější molekulární orbitals se seskupí do párů, které následují Pauli vyloučení princip. Jen elektrony tílka mohou obývat jedinou energetickou hladinu, nebo okružní. Dostupné orbitals a povolený (tj. protěžovaný) přechody mezi orbitals jsou určeny pravidly kvantové mechaniky a modeled na poli výpočetní chemie. Každý možný okružní je spojován se souborem kvantových čísel a povolených přechodů zahrnovat jen jisté předepsané změny v kvantových číslech mezi státy. Povolené energetické přechody materiálu pak určují přednostní absorbance a spektra emise, tj. vlnové délky světla (nebo elektromagnetické záření) to snadno se ovlivňovat se systémem.
Jedna míra kvantových čísel je multiplicity rotace (pro rychlou definici vidět symbol termínu). Tílkový vybuzený stav vyplývá, když elektron je podporován zatímco zachová jeho rotaci (“povolený” přechod). Záda relaxace k základnímu stavu jsou velmi rychlá, protože multiplicity se nemění. Přechod k triplet stát zahrnuje “zakázanou” rotaci uštěpačný (elektrony nemohou existovat mezitím dva státy v molekule) produkovat triplet. Tento jev je znán jak pohřbít systém procházet přes (ISC) a je kinetically pomalu, ale thermodynamically příznivý (triplet je nižší v energii). Jakmile v triplet stát, relaxace zpátky do země stát nutně zahrnuje další rotaci uštěpačný vyhýbat se porušit Pauli vyloučení princip, který je znovu kinetically pomalu, ale thermodynamically příznivý. V některých případech tato energie je rozptýlena emisí fotonu odpovídajícího rozdílu energie mezitím triplet stát a země řeknou, ale často to je rozptýleno vibrationally (viz fonon). Poměr mezi těmito dvěma jevy pro jedinou molekulu je známý jako kvantový výtěžek phosphorescence. Protože triplet stát je nižší v energii než tílkový vybuzený stav, světlo je nižší v energii (červený-se posunul) než jestliže to bylo vydávané od tílkového vybuzeného stavu. Mnoho směsí vydává oba od tílka a triplet státy a tím, že změří rozdíl ve vlnové délce mezi dva energetický rozdíl mezi vybuzenými stavy může být spočítán.
Tam je mnoho faset k emisi od triplet vybuzené stavy a mnoho lidí má utracené celé kariéry studovat jev. Jako jeden příklad, proces známý jako zpomalené světélkování nastane když dva triplets setkat se s každým jiný (delocalization v pevném stavu nebo setkání dvou druhů v řešení nebo plynném skupenství) a additively zničí k produkci jedno tílko rozrušilo stav vyšší energie. Jestliže tento stát pak vyzařuje světlo to bude kratší vlnové délky spojené s emisí světélkování, ale na časovém měřítku vhodném k phosphorescence.
Rovnice
Kde S je tílko a T triplet jehož indexy naznačují státy (0 je země stát, a 1 vybuzený stav). Přechody mohou také napadnout vyšší energetické hladiny, ale první vybuzený stav je označován pro jednoduchost.