La fluorescenza

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La fluorescenza
Una breve introduzione
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La luminescenza
Luminescenza emissione di luce da atomi,
molecole o cristalli eccitati elettronicamente.
Eccitazione chimica Chemiluminescenza
Eccitazione luminosa
fosforescenza
fluorescenza
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Fluorescenza e fosforescenza

• I materiali fluorescenti cessano di essere
  luminosi al cessare dello stimolo che ne
  determina la luminosità
• I materiali fosforescenti continuano ad emettere
  la luce per un certo periodo dopo la fine dello
  stimolo

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Esempi noti a tutti

• Detersivo più bianco del bianco
• Discoteca i denti ed i vestiti che brillano
• Sveglie con il quadrante fluorescente
• Formula 1 per determinare i punti di attrito fra
  aria ed auto
• Inchiostri per banconote contro i falsari

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Che cosa succede alla luce che e stata
assorbita da una molecola? Lenergia della luce
assorbita da un oggetto qualsiasi viene
generalmente dissipata sotto forma di calore.
Alcune sostanze invece liberano parte
dellenergia assorbita attraverso lemissione di
luce di un colore diverso da quella assorbita
(fluorescenza).
Le molecole che assorbono non sempre fluorescono.
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Emissione di radiazione da parte di una molecola
eccitata. Il nome deriva dalla fluorite, minerale
di calcio e fluoro, in cui è stato osservato per
la prima volta il fenomeno
Cosè la fluorescenza ?
1) eccitazione 2) rilassamento 10-12 s
decadimento non radiativo isoenergetico fra stati
di uguale molteplicità 3) decadimentonon
radiativo 4) decadimento radiativo
tra stati elettronici di uguale molteplicità
Diagramma di Jablonski
E1

10-9 s
E0
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Cosè la fosforescenza?
Stati elettronici eccitati
Stato elettronico fondamentale
E0
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Quali sono le molecole fluorescenti?

• Sono fluorescenti le molecole con sistemi ad
  elevata . coniugazione
• Strutture con molti elettroni ? coniugati
• Strutture planari con anelli aromatici

Esempi fluoresceina, flavine,cianine,
rodamine, porfirine.
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Alcuni esempi di molecole.
Ethidium Bromide
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..e di materiali pittorici

• Molti dei materiali usati tradizionalmente in
  pittura presentano, anche se debole, una
  emissione per fluorescenza nel visibile.
• Lemissione per fluorescenza dipende dal
  contributo degli strati più esterni dellopera
  darte, ovvero dalle vernici (semi-trasparenti),
  e dagli strati dipinti, generalmente composti da
  leganti e pigmenti (bianco di zinco, lacca di
  garanza, giallo indiano), e dalle loro
  interazioni chimiche.

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(No Transcript)
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Ricordate? Tecniche spettroscopiche in
assorbimento
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Diagramma schematico di uno strumento di
fluorescenza
Rivelatore
lampada
Monocromatore di eccitazione
Monocromatore di emissione
campione
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Il fluorimetro
F
?(nm)
Monocromatore di emissione
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Diagramma di Jablonski conseguenze

• Stokes shift (spostamento ad energie più
  basse).
• Regola di Kasha (invarianza spettrale con la
  lunghezza donda di eccitazione).
• Regola dellimmagine speculare.

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• Informazioni ottenibili
• Concentrazione della sonda fluorescente
  (fluoroforo), fino a nM.
• Numero e popolazione di specie presenti in
  soluzione.
• Riconoscimento del materiale fluorescente sulla
  base dello spettro caratteristico di
  fluorescenza.
• Possibilità di distinguere i diversi materiali,
  anche quando questi presentano lo stesso colore
  in condizioni di luce diurna.
• Confrontando lemissione di alcuni materiali noti
  con limmagine di fluorescenza di unopera
  darte, è in principio possibile classificare
  limmagine, e localizzare sulla superficie i
  diversi materiali utilizzati.

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Lintensità di fluorescenza da cosa dipende?

• Dipende da
• Concentrazione di fluoroforo
• Efficienza dellassorbimento di radiazione (e)
• Efficienza dellemissione radiativa (resa
  quantica, ?)

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Osservabili intensità e resa quantica

• Lintensità di fluorescenza è una misura
  relativa, perché dipende anche da
• Intensità della lampada
• Efficienza dei monocromatori
• Banda passante utilizzata
• Sensibilità del tubo fotomoltiplicatore
• Ossia dallo strumento con cui è stata
  determinata!!!!
• Al contrario
• lassorbanza è una misura assoluta
• la resa quantica è una misura assoluta
  standards

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L esperienza di laboratorio

• Spettri di fluorescenza in soluzione acquosa di
  alcune molecole fluorescenti

• Verifica dello Stokes shift e delle regole di
  Kasha e dellimmagine speculare per i fluorofori
  analizzati.

• Spettro di fluorescenza di una porfirina deposta
  su di una superficie (tecnica front face).

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Ad esempio
La 5,6-carbossifluoresceina
assorbimento.
fluorescenza.
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Ricordate?
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Anche in questo caso possiamo operare
direttamente sullopera darte
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Applicazioni

• Quando unopera viene irradiata con una
  radiazione di lunghezza donda compresa nella
  regione dellultravioletto, tale radiazione viene
  in parte riflessa e in parte assorbita dagli
  strati superficiali. Parte dell energia
  assorbita viene quindi riemessa nuovamente per
  fluorescenza nella banda del visibile (400-700
  nm).
• La sua realizzazione è pratica e semplice basta
  disporre di una lampada di Wood e oscurare
  lambiente di lavoro.
• Vantaggi
• Metodo non invasivo
• Risposta immediata

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Qual è la sorgente luminosa?

• Serve una sorgente che emette radiazioni nellUV

Stesso particolare con una lampada di Wood e con
un filtro passa alto a 470 nm per mettere in
risalto la fluorescenza
Particolare di un affresco del Parmigianino nella
Cappella di San Giovanni, a Parma
Stesso particolare illuminato da una lampada di
Wood
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La misura di fluorescenza

• La sorgente luminosa usata per irradiare la
  superficie è una semplice lampada di Wood
• Limmagine viene formata su di un sensore
  opportuno (carta fotografica) usando un normale
  obbiettivo fotografico o per telecamera
• Un filtro nero davanti allobbiettivo elimina le
  componenti visibili dalla radiazione

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Utile per esaltare e rendere più leggibili
scritte sbiadite dal tempo su documenti e
manoscritti antichi.
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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La fluorescenza UV-VIS

• E una tecnica ottica per ottenere immagini di
  superfici dipinte usando radiazione nella banda
  spettrale dellultravioletto
• Si raccoglie la fluorescenza emessa dalla
  superficie
• Se applicata allanalisi di dipinti antichi, può
  rivelare la presenza di vernici, leganti,
  coloranti o particolari pigmenti di restauro