生物物理学 · 10.05
蛍光
Fluorescence
🧠 蛍光は、励起一重項 singlet (state) 一重項(singlet (state)) singlet (state)(一重項) 状態から基底一重項 singlet (state) 一重項(singlet (state)) singlet (state)(一重項) 状態へのスピン spin スピン(spin) spin(スピン) 許容遷移 allowed transition 許容遷移(allowed transition) allowed transition(許容遷移) で、励起を止めるとほぼ直ちに消える発光である。
蛍光を生む遷移
光吸収後、分子は速い振動緩和 vibrational relaxation 振動緩和(vibrational relaxation) vibrational relaxation(振動緩和) を経て通常の最低振動準位へ達し、そこからの複数の振動準位へ光子を放出する。この流れはJablonski図で表せる。
寿命と波長
スピンspin スピン(spin)spin(スピン) 許容遷移 allowed transition 許容遷移(allowed transition) allowed transition(許容遷移) なので寿命は一般にns程度と短い。発光前にエネルギーの一部が熱として失われるため、蛍光は励起光 excitation light 励起光(excitation light) excitation light(励起光) より長波長側へ現れる。この分離はStokesシフトとして定量化される。
| 特徴 | 蛍光 | りん光 |
|---|---|---|
| 主な遷移 | ||
| スピンspin スピン(spin)spin(スピン) 選択 | 許容 | 禁制continence (continent)禁制(continence (continent))continence (continent)(禁制) |
| 代表的な持続 | ns程度 | µsから秒以上 |
| 励起停止後 | 速やかに消失 | 残光を示しうる |
観察強度を決めるもの
観測蛍光は色素濃度だけでなく、吸収光子数、量子収率、消光quenching消光(quenching)quenching(消光)、検出器感度に依存する。高濃度では自己吸収や濃度消光 quenching 消光(quenching) quenching(消光) により比例関係が崩れることがある。
まとめ
励起状態からの緩和、発光、測定値の解釈は、蛍光の時間依存性 time-dependent 時間依存性(time-dependent) time-dependent(時間依存性) と実験条件を併せて考える。12
- 蛍光は主にのスピン spin スピン(spin) spin(スピン) 許容放射遷移である。
- 寿命が短く、励起停止後すぐに消える。
- 発光強度は濃度だけでなく、吸収・量子収率・装置応答にも左右される。
出典
- 1.Fluorescence Lifetime Measurements and Biological Imaging(Chemical Reviews・2010)蛍光の励起状態、寿命、量子収率および生体イメージングでの解釈閲覧 2026-08-21
- 2.The Development and Enhancement of FRAP as a Key Tool for Investigating Protein Dynamics(Biophysical Journal・2018)蛍光退色回復法による分子移動・動態解析の原理と限界閲覧 2026-08-21