生物物理学 · 10.06
発光スペクトル
Luminescence spectra
🧠 発光測定では、どの波長が励起に有効かを示す励起スペクトル excitation spectrum 励起スペクトル(excitation spectrum) excitation spectrum(励起スペクトル) と、どの波長で光が出るかを示す発光スペクトル emission spectrum 発光スペクトル(emission spectrum) emission spectrum(発光スペクトル) を区別する。
二種類のスペクトル
励起スペクトルexcitation spectrum 励起スペクトル(excitation spectrum)excitation spectrum(励起スペクトル) は発光波長を固定して励起波長を走査 scanning 走査(scanning) scanning(走査) し、発光スペクトルemission spectrum 発光スペクトル(emission spectrum)emission spectrum(発光スペクトル) は励起波長を固定して放出波長を走査 scanning 走査(scanning) scanning(走査) する。測定経路は蛍光分光光度計fluorescence spectrometer蛍光分光光度計(fluorescence spectrometer)fluorescence spectrometer(蛍光分光光度計)で実現される。
| スペクトル | 固定する量 | 走査scanning 走査(scanning)scanning(走査) する量 | 主に反映するもの |
|---|---|---|---|
| 励起 | 検出する発光波長 | 入射波長 | 発光に結びつく吸収効率 |
| 発光 | 励起波長 | 放出波長 | 緩和後の光子エネルギー分布 |
吸収スペクトルとの関係
単一の発光種で副反応が少なければ、励起スペクトルexcitation spectrum 励起スペクトル(excitation spectrum)excitation spectrum(励起スペクトル) は吸収スペクトルabsorption spectrum吸収スペクトル(absorption spectrum)absorption spectrum(吸収スペクトル)に近い形を示す。発光スペクトルemission spectrum 発光スペクトル(emission spectrum)emission spectrum(発光スペクトル) はエネルギー損失のため長波長側にずれ、両極大の隔たりがStokesシフトである。
スペクトルを変える要因
溶媒極性、pH、分子結合、濃度、消光quenching消光(quenching)quenching(消光)、装置の波長感度が形と強度を変える。ピーク位置の移動は分子環境、強度低下は量子収率や濃度の変化を示しうるが、装置補正なしに一意に解釈できない。
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
- 励起スペクトルexcitation spectrum 励起スペクトル(excitation spectrum)excitation spectrum(励起スペクトル) は有効な入射波長、発光スペクトルemission spectrum 発光スペクトル(emission spectrum)emission spectrum(発光スペクトル) は放出波長の分布を示す。
- 発光は一般に吸収・励起より長波長側にある。
- スペクトル形状と強度は分子環境と測定系の両方に依存する。
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