高级荧光光谱的应用

荧光光谱是一种用途广泛的技术，可用于检测和表征各种不同寻常的材料。亚博网站下载除此之外，该技术还经常被用于生命科学中，作为一种识别和观察细胞特征和过程的手段。亚博老虎机网登录所使用的仪器的进步和新型荧光材料的不断获得意味着荧光光谱的范围和能力在继续增长。亚博网站下载

AZoM采访了爱丁堡仪器公司的应用专家Maria Tesa，介绍了荧光光谱背后的科学、该技术的新应用以及爱丁堡仪器公司提供的先进仪器。亚博老虎机网登录

什么是荧光光谱？荧光光谱可以告诉我们传统光谱的样本不能吗？

荧光光谱法测量样品的光致发光，即样品被光子激发时发出的光。当一个分子吸收辐射时，它被激发到一个高电子态。当它衰变回到基态时，它会释放出具有特定能量的光子。

光强度作为激发波长(激发光谱)的函数或作为发射波长(发射光谱)的函数提供了关于样品性质和浓度的信息。

与吸收光谱等其他技术相比，荧光光谱的最大优点是荧光是一种无背景技术，因此可以检测到非常小浓度的分析物。它也更有选择性;你可以很容易地通过改变激发和发射波长来区分分析物。在荧光光谱仪中，这些波长由单色仪在光源之后和探测器之前选择。

一些荧光光谱仪的独特特征是测量时间分辨发光的可能性。这具有广泛的潜在应用，因为荧光寿命取决于所研究和化学环境的分子。

在显微镜下观察的荧光样品。图片来信：Jeerasak Meeraka / Shutterstock.com

荧光光谱是用来研究哪些不同类型的材料和系统的?亚博网站下载

荧光光谱可以研究任何类型的样品:溶液、粉末、晶体、薄膜等。当然，唯一的条件是样品必须是发光的。

荧光光谱用途的实例包括荧光染料的研究，其广泛用于生物样品，均在常规测定和先进的研究中。它还用于物质科学，以表征发光材料。亚博网站下载亚博老虎机网登录

开发新型荧光粉、led或激光增益介质需要对其发光特性进行全面表征，因此荧光光谱仪在这一领域得到了广泛的应用。特别是，发光纳米材料的光谱学在过去几年里经历了增长，我们看到为量子点和纳米管研究配置的仪器的需求正在增亚博网站下载加。

溶液中的量子点。可以使用荧光光谱表征发光亚博网站下载材料。图片信用：Tayfun Ruzgar / Shutterstock.com

荧光光谱法如何应用于纳米管的分析?关于纳米管可以确定哪些信息?

荧光光谱是碳纳米管结构表征的一个很好的工具。半导体单壁纳米管的峰值激发和发射波长位于近红外（NIR）中，并取决于它们的直径和手性。

获得荧光强度作为两个波长的函数，可以得到激发发射图，它揭示了混合物中存在的所有不同类型的纳米管及其相对丰度。这种技术非常简单和快速，经常用于检查碳纳米管分散的纯度。

什么实际应用可以使用纳米管的荧光特性？

纳米管的主要应用之一是生物成像领域。荧光染料通常用于标记生物分子，然后使用荧光显微镜检查它们在样品中的位置探测它们。这种技术的一个缺点是生物组织本身吸收可见光并且可以是荧光本身，因此可见染料的检测极限受自动荧光的影响。

使用碳纳米管作为探针避免了这个问题，因为它们的排放在NIR中，在其中不存在这个背景。因此，使用纳米管对体内和体外成像的使用较大的兴趣。

纳米管近红外荧光的另一个特性是，它随纳米管所处环境的变化而变化:与其他分子的相互作用引起带隙的变化，从而引起荧光光谱的变化。最近许多基于纳米管的化学传感器的研究都利用了这一想法。传感器可以根据近红外荧光光谱的变化，或在发射强度。

多壁碳纳米管(MWCNT)示意图。荧光光谱法可用于纳米管的表征，并可用于生物成像。图片来源:Angel Soler Gollonet/Shutterstock.com

荧光光谱法是否提供其他类型的纳米材料的额外信息?亚博网站下载

当然，可以通过荧光光谱学研究发光的任何纳米材料。量子点和纳米颗粒的光致发光特性在其尺寸和电性能上强烈依赖于它们的电性能，因此荧光光谱可用于表征这些材料。亚博网站下载yabo214

例如，它可以揭示量子点混合物中粒子大小的分布，或者通过荧光寿命研究帮助了解新分子的电子结构。

FLS1000荧光光谱仪如何用于纳米材料分析?亚博网站下载

许多纳米材料的辐射亚博网站下载很弱，因此需要一个非常灵敏的光谱仪来探测它。的FLS1000具有业界领先的灵敏度:可检测样品发射的单个光子，达到检测的量子极限。

另一件需要考虑的是，在诸如高度散射的薄膜的样品上进行大量纳米材料研究，并且因此可以干扰测量光谱。在这些情况下，您需要一个具有最佳杂散光抑制的系统，例如FLS1000。

FLS1000最重要的特性是它可以根据最终用户的需要进行配置。根据您的应用，您可能对纳米材料的稳态荧光、时间分辨荧光或量子产量感兴趣。该仪器可以很容易地配置为所有这些测量。你也可以安装不同类型的探测器，例如近红外探测器，如果你的样品在这个区域发光。

简而言之，仪器通过模块化结构提供了灵活性，以探索未来不同的途径，这在南极区域的重要途径是重要的，其中材料相当尚未开发。亚博网站下载亚博老虎机网登录

爱丁堡仪器的FLS1000燃料光谱仪

荧光光谱法如何与荧光染料一起应用于生命科学?亚博老虎机网登录为什么高分辨率荧光光谱仪对这种应用很重要?

正如我前面简要提到的，荧光染料是生物科学中的一个基本工具。亚博老虎机网登录它们的发光特性取决于它们所处的化学环境，因此被用来探测生物介质的变化。

染料的荧光寿命测量是Förster共振能量转移（FRET）的基础，这是一种在生物分子之间表征相互作用的广泛技术。荧光染料的发射通常在几纳秒中腐蚀，因此您需要快速和精确的检测电子设备来表征。大多数高端荧光光谱仪如FLS1000使用时间相关单光子计数技术(TCSPC)提供必要的时间分辨率。

回到生物成像的应用，染料可以通过化学修饰来靶向特定的分子，并用于成像它们在活细胞中的位置。这需要将荧光光谱仪与显微镜连接起来，所以像FLS1000这样的高端模块化系统通常是一个优势。

用荧光染料标记的皮质神经元。图片来源:Juan Gaertner/Shutterstock.com

纳米材料的日益普及对荧光细胞成像中使用的染料有什么影响?亚博网站下载

许多传统的有机染料都不是很耐光，当你测量样品时，它们会降解并失去强度。像纳米粒子这样的材料有一个很大的优势，那就是它们非常亚博网站下载稳定。yabo214

另一个优点是许多纳米材料在NIR中发出强烈，这对于生物成像应用是重要的亚博网站下载。由于没有许多光稳态的NIR发射有机染料，因此纳米材料的可用性引发了对NIR荧光显微镜的兴趣。亚博网站下载

FLS1000的哪些特性使其在细胞成像应用中非常有用?

FLS1000提供了一个纤维发射样品夹，可以通过光纤或液体光导筒轻松地连接到显微镜上。它允许用户使用显微镜上的CCD相机进行广域激发和观察样品的大面积。你也可以将发射光波导耦合到仪器的发射单色仪来执行单光子探测。用脉冲激光进行点激发和扫描显微镜工作台也是可能的。该选项结合TCSPC电子允许您执行荧光寿命成像显微镜(FLIM)实验。

一个优点是FLS1000与其他商业荧光显微镜系统不同的是，您可以在不同的光谱区域配置多个探测器，切换探测器只需在软件中单击一下。因此，可见光和nir发射染料都可以很容易地用同一台仪器进行研究

荧光光谱可以观察细胞特征，如微丝、线粒体和细胞核。图片来源:Heiti Paves/Shutterstock.com

如何使用荧光光谱来开发NIR激光器？有关激光介质状态的信息可以使用它来确定？

近红外和中红外激光材料的研究是FLS1000的另一个重要应用。亚博网站下载市场对这类激光器的需求越来越大，开发它们的第一步当然是详细描述增益介质的发射特性。

这需要一个高分辨率的荧光光谱仪，如FLS1000。该仪器可以配置为单光子探测高达1650 nm，或模拟探测器高达5.5 μm，因此它是这些类型的研究的理想选择。

FLS1000的哪些功能使其成为任何荧光光谱应用的强烈候选者？

FLS1000的主要特点是仪器的灵活性:它可以配置为任何类型的实验通过选择源，单色器，样品持有人和检测器。

先进的配件，如低温恒温器，显微镜和平板阅读器可以集成;以及第三方激光器。由于这种灵活性，升级很容易，所以它是任何类型的先进荧光研究的首选仪器，无论是在生物学，物理学，材料科学或化学。亚博老虎机网登录

演示荧光的电子机理的能级图。图片来源:维基百科

在哪里可以找到更多关于荧光光谱、FLS1000和爱丁堡仪器的信息?

如果您想了解荧光光谱或爱丁堡仪器，您可以访问我们的网站www.edinst.com，了解我们的产品、技术支持和应用说明。

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关于Maria Tesa.

Maria Tesa是苏格兰爱丁堡仪器公司的应用和产品专家。她在Heriot-Watt University (Edinburgh)获得光谱学博士学位后，于2016年5月加入公司。

她在爱丁堡仪器公司的工作包括为工业和学术界的客户提供荧光光谱仪、瞬态吸收光谱仪和激光器的销售提供技术支持。