رفتن به مطلب

لومينسانس


azarafrooz

ارسال های توصیه شده

لومينسانس اگر تركيبي پس از برانگيختگي الكتروني ، نشر نور داشته باشد . اين تركيب لومينسان است . لازم به ياد آوري است براي بروز خاصيت لومينسانس، بايد سرعت بازگشت تابشي به وسيله نشر فوتون، با زوال گرمايي انرژي حالت برانگيخته به محيط اطراف قابل رقابت باشد. بايد توجه داشت بازگشت نشري به نسبت سريع در دماي اتاق پديده متداولي نيست، بنابراين تعداد سيستم هاي لومينسانس قوي ، در اين شرايط به نسبت كم است.

با اين وجود، چنين سيستم هايي وجود دارد و دو نوع فرآيند در آنها مي توان مشاهده كرد . 1ـ فلوئورسانس : در اين فرآيند ، بازگشت نشري حالت برانگيخته به حالت پايه از نظر اسپيني مجاز است ( يعني چندگانگي اسپين تغيير نمي كند ، Ds=0) . اين جهش اسپين مجاز و به طور معمول سريع است ( در حدود نانو ثانيه sec 9-10 است ) .

2ـ فسفرسانس : در اين فرآيند ، بازگشت نشري حالت برانگيخته به حالت پايه از نظر اسپيني غير مجاز است ( Ds¹0 ) است و بنابراين ، به طور معمول كند است . يك نمونه بارز از خاصيت فسفرسانس به وسيله ياقوت كه از جايگزين شدن تعداد كمي از يونهاي +3 At به وسيله +3 Cr در آلومينا Al2O3) ) تشكيل شده است، ارائه مي شود. هريونCr 3+ ( 3 3d) به وسيله شش يون-2O با آرايش هشت وجهي احاطه شده و نخستين فرآيند بر انگيخته شدن آن فرآيندهاي اسپين مجاز ذيل هستند: t2g3 ® t2g2 eg1 4A2g ® 4T2g , 4A2g ®0T1g اين دو جذب درگسترة سبز و بنفش ضعيف صورت مي گيرد و رنگ قرمز ياقوت را سبب مي شود . فرآيند عبور بين سيستمي به حالت­2E آسايش t23g در مدت زمان چند پيكو ثانيه يا كمتر رخ مي دهد َ، و با بازگشت نشري اين حالت دوتايي به حالت پايه چهار تايي، نشر فسفر سانس قرمز در طول موج 627nm صورت مي گيرد. اين نشر قرمز به رنگ قرمز حاصل از جذب طول موج هاي سبز، بنفش و نورسفيد افزوده مي شود و درخشندگي اين سنگ قيمتي را بالا جدا شود. مكانيسم فسفر سانس شامل فرآيند عبور سيستمي و يا تبديل حالت برانگيخته اوليه به حالت برانگيخته اي با چند گانگي اسپين متفاوت بدون نشر نور است. چون بازگشت نشري اين حالت برانگيخته به حالت پايه، اسپين غير مجاز است، اين حالت برانگيخته دوم به صورت مخزن انرژي در مي آيد. البته ‌همان گونه كه جفت شدن اسپين اوربيت، عبور بين سيستمي را امكان پذير مي سازد، موجب سست شدن يا نقص قاعدة گزينش اسپين نيز مي شود. بنابراين، بازگشت نشري اسپين غير مجاز را هر چند كند، امكان پذير مي سازد.

طول عمر يك حالت فسفرسان مي تواند در حد ميكرو ثانيه يا بيشتر باشد. اجسام شب تاب در جنگ جهاني اخير براي اينكه هواپيماهاي دشمن شهرها و محلات را از بالا تشخيص ندهند تمام شهرها را تاريك كرده بودند بطوريكه نه فقط چراغ خيابانها روشن نبود بلكه از هيچ در و پنجره اي هم روشنائي به خارج نمي افتاد در يك چنين ظلمتي خطر تصادف و برخورد اشخاص بيكديگر زياد بود . در اين مواقع تاريكي و ظلمت بود كه اهميت اجسام شب تاب معلوم گرديد. مردم براي جلوگيري از تصادف به سينه خود دكمه هايي از اجسام شب تاب مي دوختند و بعرض نيم متر ديوار پناهگاهها را رنگ شب تاب مي ماليدند تا پس از خاموش شدن چراغ تاريكي مطلق حكمفرما نگردد. انواع اجسام شب تاب را بر اساس ساختار و كاربردشان در زير بحث مي كنيم. اجسام شب تاب لنارد فسفري ساختار: اجسام شب تاب لنار از سولفورهاي كلسيم و باريم و استرانسيم و روي تشكيل شده كه داراي مقدارجزئي فلزات سنگين مانند بيسموت و مس و يا منگنز هم مي باشند. از آنجائيكه سولفور فلزات قليايي خاكي بر اثر رطوبت تخريب مي شوند با قشري از لاك مثل زاين لاك يا دامارلاك آنها را حفظ مي كنند . اجسام شب تاب بايستي نخست نور ببينند و آنگاه تا مدت محدودي از خود اشعه صادر مي نمايند . رنگ شب تاب زرد بر اساس سولفور روي و رنگ شب تاب آبي بر اساس سولفور كلسيم و استرنسيم است . كاربرد :‌ اين اجسام شب تاب را در تهيه دكمه هاي شب تاب و صفحات شب تاب و پشت جلدهاي شب تاب و عكسهاي شب تاب و نقشه آسمان بكار مي برند و نيز روي دستگاههاي حشره گيرمي مالندهمچنين لباسهاي شب تاب و توپهاي تنيس شب تاب و دستگاههاي نجات شب تاب و قفلهاي شب تاب و كليد برق و عقربه و شماره هاي ساعت و قطب نماي شب تاب و صفحاتي كه اشعه ايكس روي آن مي افتد و نمايان ميگردد را با كمك اين اجسام شب تاب درست مي كنند . اجسام شب تاب در تهيه صفحه درخشان ميكروسكوپ الكتروني هم بكار مي روند و امروزه بيشتر سولفور روي و سيليكات روي را در تهيه صفحه درخشان اشعه ايكس استعمال مي نمايند.

اجسام شب تاب راديواكتيو ساختار : اين اجسام مخلوطهايي به نسبتهاي مشخصي از اجسام شب تابي كه به رنگ زرد مايل به سبز مي درخشند و مواد راديو اكتيو مانند راديوم، راديو، ‌توريم و مزوتوريم و غيره مي باشند . اشعه آلفائي كه روي شبكه بلوري سولفور روي فرود مي آيد توليد جرقه هاي زياد كوچكي مي كند كه با ذره بين يا در زير ميكروسكوپ مي توان مشاهده نمود و اين اشعه را راديوم صادر مي نمايد. عمر اين اجسام شب تاب به شرطي كه قبلا هيچ نوري نبينند بيش از ده سال است .

 

كاربرد: اجسام راديو اكتيو را به روش هاي مخصوص در داخل بلورهاي سولفور روي بخار مي كنند سپس اين اجسام شب تاب راديو اكتيو را روي عقربه و شماره هاي ساعتها همچنين قطب نماي كشتيها مي مالند تا شب تاب گردند . اجسام شب تاب داراي فلوئور سانس ساختار : اين اجسام اغلب آلي هستند و خودشان هم نمي درخشند بلكه نور ماوراي بنفش موج كوتاه لامپهاي مخصوص را به نور موج بلند قابل رويت تبديل مي كنند . اين دسته اجسام ( لوموگن ال آبي Lomogen.L.Blau ( و) لوموگن ال زرد جلادار ( Lumogen.L.Brillantgelb و غيره مي باشند. معمولا نور را بوسيله لامپهاي بخار جيوه اي از فاصله ده تا بيست متر به اين اجسام داراي فلوئورسانس مي تابانند ولي براثر نورافكنها هم مي درخشند.

 

كاربرد: لوموگن ال ( Lumogen.L ) يك رنگ آلي زرد است كه بر اثر تابش نور ماوراي بنفش مي درخشد و به علت ارزاني و ثبات به مقدار زياد به اسم شبرنگ براي مشخص كردن پله ها و ستونها و چهار راههاي عبور وسائل نقليه و غيره مصرف مي گردد . توليد نقاط كوانتومي وآماده سازي آن ها براي اتصال به آنتي بادي هاي منوكلونال » به منظور تشخيص سرطان تخمدان و سينه صورت مي گيرد. تشخيص سرطان هايي نظير سرطان تخمدان و پستان با استفاده از آنتي بادي هاي منوكلونال ضد پروتئين هاي خاص هر يك از اين سرطان ها صورت مي گيرد كه به عنوان نشانگر اين نوع سرطان ها شناخته مي شوند. البته كار آمد كردن اين روش مستلزم استفاده ازمواد فلوئور سانس است كه با استفاده از ميكروسكوپ فلوئورسانس قابل مشاهده و با استفاده از روش هاي ديگري چون فلوريمتري و فلوسايتومتري نيز قابل اندازه گيري كمي مي باشند. براي اين كه بتوان اتصال آنتي بادي هاي مذكور با نشانگرهاي اختصاصي سرطاني را مشاهده و بيماري را تشخيص داد ، لازم است ابتدا آنتي بادي منوكلونال را به مولكولي با خاصيت فلوئورسانس متصل كرد تا مولكول مربوطه قادر به ايجاد يك سيگنال رنگي شود ؛ سپس نمونه زيستي فرد بيمار ( سرم و يا نمونه هاي بيوپسي از محل مشكوك به سرطان ) در معرض اين مولكول قرار گرفته و در انتها با مشاهده سيگنال رنگي در مقايسه با كنترل هاي منفي و مثبت مي توان به وجود يا عدم وجود پروتئين خاص و درنتيجه تاييد يا نفي بيماري موردنظر پي برد.

نقاط كوانتومي مزيت هاي عمده اي نسبت به رنگ هاي فلوئورسانس متداول دارند ؛ به عنوان مثال ، اين ذرات طيف جذبي بسيار گسترده تري نسبت به مواد شيميايي فلوئور سانس دارند به طوري كه بسياري از آنها را به طور هم زمان تنها با يك طول موج مي توان تحريك كرد . هم چنين طيف نشري اين ذرات باريك و محدود است به گونه اي كه اغلب با يكديگر همپوشاني ندارند و مي توان از چند نوع از آنها به طور هم زمان استفاده كرد . درخشندگي بيشتر و در نتيجه دقت بالاتر نسبت به رنگ هاي فلوئور سانس از مزاياي ديگر اين تركيبات مي باشد . به دليل همين پايداري بيشتر ، مي توان حتي حركت پروتئين ها و تغيير موقعيت آنها در سلول هاي زنده در حال رشد را تا مدتي حتي تا پانزده دقيقه به وسيله تصوير برداري مشاهده كرد كه به اين روش تصوير برداري به طور زنده يا Live Imaging گفته مي شود . تركيبهاي كبالت ( II ) C0F2 (ميخكي رنگ) از اثرHF برCoCl2 اما CoCl2 (آبي رنگ)2CoBr (سبز رنگ) CoI2 ( سياه رنگ )ازاثر مستقيم هالوژن بر كبالت حاصل مي شود. كلريد كبالت (II) در دماهاي مختلف تغيير ماهيت و تغيير رنگ مي دهد: CoCl2 , 6H2o ~ 50ْC CoCl2 , 4H2o 60ْC CoCl2 , 2H2O آبي متمايل به بنفش ميخكي رنگ ميخكي رنگ (چهاروجهي) (هشت وجهي) (هشت وجهي) 90ْC CoCl2 , H2o CoCl2 آبي رنگ آبي رنگ CoO ( سبزرنگ ) ، سولفيد CoS ( سياه رنگ ) و هيدروكسيد Co(OH)2 ( آبي رنگ ) اگر تازه تهيه شده باشند، در اسيد حل مي شوند . نمكهاي+2Co غالباً درآب حل مي شوند ، مانند: CoX2 , 6H2O ( غير از فلوئوريد)6H2O،CO(NO3)2 و6H2O ،COSO4 و7H2O ،COSO4 كه عموما رنگ ميخكي (گاهي آبي) دارند واز واكنش كبالت ويا كربنات و هيدروكسيد آن در اسيد ها حاصل مي شوند. Co(OH)2 تا حدي خصلت آمفوتري دارد و در سود و پتاس غليظ محلول آبي رنگ -2[Co(OH)4] مي دهد و به آساني در محيط قليايي به وسيله –OH اكسيد مي شود .

 

Co(OH)2 + OH-®CoOOH) ¯( سياه) + H2O + e- كبالت ( II) غالباً كمپلكسهاي هشت وجهي ( ميخكي رنگ ) و چهار وجهي ( آبي رنگ ) و به ندرت ( مثلا با دي متيل گلي اكسيم ) كمپلكس مربعي تشكيل مي دهد كه از نظر پايداري تفاوت اندكي با هم دارند . در محلول بين آنها حالت تعادل برقرار مي شود :‌ [ Co(H2O)6] 2++ 4Cl- « [ CoCl4]2- + 6H2O كمپلكسهاي چهار وجهي بيشتر با هاليدها ، SCN- , CN- , OH- و . . . تشكيل مي شوند كه عموماً پر اسپين و داراي رنگ آبي رنگ يا بنفش اند . [Co(SCN)4]2- ميخكي رنگ، آبي رنگ و شناساگر Co2+ است و در محلول رقيق به [Co(H2O)6]2+ ميخكي رنگ تبديل مي شود. نرم كردن آب اخيراً از دو روش كه بر پايه استفاده از بسپارها در تصفيه آب شور دريا مي باشد، جهت نرم كردن آب استفاده شده است. در روش اول، در مرحله اي كه آب دريا گرم مي شود و از بخار حاصل ، آب شيرين بدست مي آيد، به دليل وجود نمك هاي فلزي در آب،‌ مشابه رسوب هايي كه درون كتري معمولي تشكيل مي شود، واحد تبخير سيستم نمك زدايي نيز رسوب مي گيرد و باعث كاهش كارايي و صرف زمان زياد جهت رسوب زدايي مي گردد . اين بسپارها از تشكيل رسوب هاي آهكي طي مرحله نمك زدايي جلوگيري مي كنند و فاصله زماني براي رسوب زدايي به 18 ماه افزايش مي يابد. اين بسپارها بلند زنجيرند كه در انتهاي خود بار منفي دارند، با اتصال به كاتيون نمك ها از تشكيل رسوب و ته نشيني آن در دستگاه جلوگيري مي كنند. در روش دوم، ماده ارايه شده نيز شامل زنجير ناملكولي بلندي است كه مي تواند به دور كاتيون بپيچد و از تشكيل رسوب جلوگيري كند . اين ماده قادر است بر حسب حجم و قليايي بودن آب ورودي ماده مؤثر خود را آزاد كند و مي تواند رسوبهاي آهكي بويژه از نوع كلسيم فسفات را حل كند . اين ماده را برحسب مورد كاربرد حتي مي توان براي نرم كردن آب ماشين هاي ظرف شويي تا پخش رنگدانه ها در رنگ ها بكار برد . و بطور خاص براي رسوب زدايي از لوله هايي كه از نظر فني گران تمام مي شود مناسب است . Chemistry in Britain , Norember 2002 يخهايي را در نظر بگيريد كه مانند سنگ در آب فرو مي روند .

دانشمندان با اعمال فشار زياد و دمايي نزديك به 2000C _ توانسته اند يخهايي را بسازند كه از آب مايع 25 درصد چگال تر هستند . اين دانشمندان با استفاده از بار يكه نوتروني تعيين كردند كه اين يخ بسيار چگال همانند شيشه و همانند قسمت اعظم آبي كه در كيهان منجمد شده است، بي شكل است. اين كشف در واقع پنجمين صورت يخ بي شكل محسوب مي شود. تا كنون 13 نوع يخ بلورين شناسايي شده است. فهم اين مطلب مي تواند رفتار سيستم هاي بي نظم را بطور كلي و آب را بطور خاص در سيستم هاي زنده در سرماي زياد تشريح كند . و يا اين فرضيه را تقويت كند كه شكل ديگري از آب مايع وجود دارد . Scientific American , January 2003 كشش سطحي ­­­­ مولكولي كه درون مايع واقع شده است از هر طرف توسط ساير مولكولهاي مايع محاصره مي شود. نيروهايي كه مولكول مجاور به مولكول مورد نظر وارد مي كنند ، دو به دو اثر يكديگر را خنثي ميكنند و آن مولكول در حال تعادل است . مولكولي كه در سطح مشترك مايع و هوا قرار دارد فقط از يك قسمت در محاصره مولكولهاي مايع است . چون چگالي هوا در مقابل چگالي مايع ناچيز است ، در قسمت ديگر تقريباً مولكولي وجود ندارد. نيروهايي كه مولكولها مايع به مولكول واقع در فصل مشترك وارد مي كنند ، بر آيندي دارند كه به طرف درون مايع است ، بنا بر اين براي اين كه مولكولي از لايه هاي دروني به سطح تغيير مكان يابد ،‌بايد در برابر اين نيروي برآيند كاري انجام دهد. مي توان گفت كه مولكولهاي سطحي داراي مقداري انرژي هستند ، از اين رو، انرژي داخلي مايع با سطح آن متناسب است كه به آن انرژي سطحي گويند.

به علت تمايلي كه مولكولها براي ترك سطح و وارد شدن به درون مايع دارند، مايع همواره مي خواهد شكلي را بپذيرد كه سطح آن كمينه باشد. چون دراجسامي كه شكلهاي گوناگون دارند و هم حجم هستند، سطح جانبي كره از همه كمتر است قطرات آزاد مايع، شكل كروي پيدا ميكنند . وقتي قطرات كوچك باشند و اثر نيروهاي گراني كه شكل آنها را به هم مي زند، ناچيز باشد، ‌به شكل كره در مي آيند. قطرات بزرگ موقعي كروي هستند كه در شرايط بي وزني قرار گيرند. نسبت انرژي سطحي به وسعت سطح را كشش سطحي گويند و آن را با g نشان مي دهند.

  • Like 1
لینک به دیدگاه
×
×
  • اضافه کردن...