重原子效應

重原子效應指的是，在磷光測定體系中（待測分子內或加入含有重原子的試劑）有原子序數較大的原子存在時，由於重原子的高核電荷引起或增強了溶質分子的自旋-軌道耦合作用，從而增大了S0→T1吸收躍遷和S1→T1體系間竄躍的幾率，即增加了T1態粒子的布居數，有利於磷光的產生和增大磷光的量子產率這一效應。

基本介紹

• 中文名：重原子效應
• 外文名：heavy atom effect
• 作用：提高磷光物質的磷光強度
• 學科：核物理
• 分類：內部、外部重原子效應
• 提出人：Mc Clure

原理

重原子效應的機理是，重原子的高核電荷使得磷光分子的電子能級交錯，容易引起或增強磷光分子的自旋軌道耦合作用，從而使S1→ Tl的體系間竄躍(ISC)機率增大，有利於增大磷光效率。重原子效應有時也稱重鹵素(heavy halogen)效應。在核磁共振碳譜中，碳原子上面的氫被電負性基團取代之後，化學位移(δ)將增大，但若被碘取代後，δ反而減小，溴也可表現這種性質。當鹵素原子與碳原子連線後，它們眾多的電子對於碳原子有抗磁禁止作用，從而使碳原子共振移向高場。

內部與外部重原子效應

重原子效應最早由Mc Clure在1949年提出，包括內重原子效應和外重原子效應。像鹵素作為有機化合物的取代基，直接影響k_ISC，即引起內部重原子效應(intrin—sic heavy atom effect)。隨著鹵素原子序數的增加，其磷光發射也增強，如含有鹵素取代基的溴代萘、試鐵靈等都能產生強的室溫磷光。由表1．10可見，內部重原子效應使萘的螢光量子產率降低，磷光量子產率和系間竄越速率常數增大，磷光壽命縮短。但氟代萘似乎有些特殊，螢光和磷光量子產率同時增加。

當重原子鹽與磷光分子共存或與磷光分子發生配位作用時，也能有效地增強磷光發射，這是外部重原子效應(extrinsic heavy atomeffect)。原子序數越大，耦合常數越大，原則上重原子效應越顯著。但實際上並非所有原子序數大的原子都能增強室溫磷光發射。

作用

重原子效應是增強磷光信號的重要手段。 這種效應的產生與重原子高的核電荷數引起的自旋-軌道耦合作用的增強有關。

磷光測定體系中（待測分子內或加入含有重原子的試劑）有原子序數較大的原子存在時，由於重原子的高核電荷引起或增強了溶質分子的自旋-軌道耦合作用，從而增大了S0→T1吸收躍遷和S1→T1體系間竄躍的幾率，即增加了T1態粒子的布居數，有利於磷光的產生和增大磷光的量子產率。

重原子效應還體現在光動力學治療、穩態紫外光譜、螢光光譜、時間分辨螢光光譜、紅外光譜等學科和領域中。