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La fluorescenza Una breve introduzione. La luminescenza Luminescenza:emissione di luce da atomi, molecole o cristalli eccitati elettronicamente. Eccitazione.

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Presentazione sul tema: "La fluorescenza Una breve introduzione. La luminescenza Luminescenza:emissione di luce da atomi, molecole o cristalli eccitati elettronicamente. Eccitazione."— Transcript della presentazione:

1 La fluorescenza Una breve introduzione

2 La luminescenza Luminescenza:emissione di luce da atomi, molecole o cristalli eccitati elettronicamente. Eccitazione luminosa: Eccitazione chimica: Chemiluminescenza fosforescenza fluorescenza

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

4 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

5 Che cosa succede alla luce che e stata assorbita da una molecola? 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.

6 1) 1)eccitazione 2)rilassamento s decadimento non radiativo isoenergetico fra stati di uguale molteplicità 3)decadimento non radiativo 4) decadimento radiativo tra stati elettronici di uguale molteplicità 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 } s Cosè la fluorescenza ? Diagramma di Jablonski E1E1E1E1 E0E0E0E0

7 Cosè la fosforescenza? E0E0 Stati elettronici eccitati Stato elettronico fondamentale

8 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.

9 N NH 2 H 2 N + CH 2 CH 3 Br - Ethidium Bromide N = C = S O OOH Fluorescein isothiocyanate ( FITC ) COOH Alcuni esempi di molecole….

10 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. …..e di materiali pittorici

11 Giudizio Universale: immagine nel VIS (sinistra) e in fluorescenza indotta UV (destra): l'azzurro di lapislazzuli, utilizzato da Michelangelo, e' riconoscibile dalla presenza di una fluorescenza bianco-verdastra

12 Ricordate? Tecniche spettroscopiche in assorbimento

13 Diagramma schematico di uno strumento di fluorescenza Monocromatore di eccitazione Monocromatore di emissione campione lampada Rivelatore

14 Il fluorimetro Lampada Monocromatore di eccitazione Lente ecc. em. Campione PMT segnale Computer Monocromatore di emissione F (nm) (nm)

15 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. E1E1 E2E2 Conversione interna Fluorescenza Abs E 0

16 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.

17 Lintensità di fluorescenza da cosa dipende? Dipende da: Concentrazione di fluoroforo Efficienza dellassorbimento di radiazione ( ) Efficienza dellemissione radiativa (resa quantica, )

18 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

19 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).

20 Ad esempio…… La 5,6-carbossifluoresceina… Abs assorbimento….fluorescenza….

21 Ricordate?

22 Anche in questo caso possiamo operare direttamente sullopera darte

23 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 ( 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

24 Qual è la sorgente luminosa? Serve una sorgente che emette radiazioni nellUV Particolare di un affresco del Parmigianino nella Cappella di San Giovanni, a Parma Stesso particolare illuminato da una lampada di Wood Stesso particolare con una lampada di Wood e con un filtro passa alto a 470 nm per mettere in risalto la fluorescenza

25 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

26 Utile per esaltare e rendere più leggibili scritte sbiadite dal tempo su documenti e manoscritti antichi.

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30 La fluorescenza UV-VIS banda spettrale dellultravioletto 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


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