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1、有机荧光染料的发展及应用摘要：荧光现象自被发现后就引起科研人员的深入研究，而随着科研人员的研究，发现或合成了大量的功能性的荧光物质，这些荧光物质可改造为荧光染料。有机荧光染料，广泛应用于蛋白质、核酸、脂质、碳水化合物、毒素、激素和其它生物分子的荧光标记，对于生物医学的发展具有重要的意义，并在其他领域的应用也十分活越。关键字：荧光，染料Abstract:Thefluorescencephenomenonwasdiscoveredandresultindepthstudy,researchersdiscoveredandsynt
2、hesizedalargenumberoffunctionalfluorescentsubstances,thesefluorescentsubstancescanbeusedasfluorescentdyes.Theorganicfluorescentdyesarewidelyusedasfluorescentmarkerinproteins,nucleicacids,lipids,carbohydrates,toxins,hormones,andotherbiologicalmoleculesresearch,It’sv
3、eryimportantforbiomedicaldevelopmentandapplicationsinotherfieldsarealsoveryactive.Keywords:fluorescence;dye1.前言近10几年来,有机荧光染料在工业、民用的各个领域都得到应用。在日常生产中，荧光染料作为增白剂添加到洗衣粉中，荧光路标漆和荧光标志服作为普遍的交通设备使用。由于其独特的光学特性，荧光染料也被用于军事追踪和测绘勘探研究中。由于荧光染料具有高效、灵敏、使用便捷的优点，在医学研究领域已经被作为指示剂应用于免疫分析各
4、种功能性抗原和肿瘤基因以及作为荧光探针识别生物相关物质的生物学研究中。此外，荧光染料作为荧光技术的核心部分，对单分子荧光检测技术的发展和逐步完善起到了关键性的作用。荧光染料在吸收可见光或紫外线后，可以发射出较长波长的可见光，科学家对荧光染料的研究产生了极大的兴趣。2.荧光的基本概念荧光的产生荧光，又作“萤光”，是指一种光致发光的冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是紫外线或X射线）照射，吸收光能后进入激发态，并且立即退激发并发出比入射光的的波长长的出射光（通常波长在可见光波段）；而且一旦停止入射光，发光现象也随
5、之立即消失。具有这种性质的出射光就被称之为荧光。荧光的发射与强度主要与染料的分子结构有关。荧光物质分子一般都含有发射荧光的基团(称为荧光团),如C=O、-CH=CH-、-CH=N-等基团,以及能使吸收波长改变并伴随荧光增强的助色团,如—NH2、—NHR、—OR、—NHCOR等基团。从染料结构上分有荧烷衍生物类(包括罗丹明类)、1,8-萘酰亚胺类、香豆素类、三芳甲烷类、偶氮类、蒽醌类、二苯乙烯类、萘二甲酸衍生物、苯并蒽酮衍生物等。但从近几年的研究看,有机荧光染料的合成与应用主要是荧烷衍生物类、1,8-萘酰亚胺类和香豆素类3大结
6、构。光照射到某些原子时，光的能量使原子核周围的一些电子由原来的轨道跃迁到了能量更高的轨道，即从基态跃迁到第一激发单线态或第二激发单线态等。第一激发单线态或第二激发单线态等是不稳定的，所以会恢复基态，当电子由第一激发单线态恢复到基态时，能量会以光的形式释放，所以产生荧光。Jablonski图表Stokes位移从上图表可以看出，由于系间窜越、振动弛豫等内转化过程的存在，发射光子的能量通常小于被吸收光子的能量。所以荧光分子的最大吸收波长小于最大发射波长，这种波长的差异称之为Stokes位移。正是由于Stokes位移的存在，荧光检测
7、有效的避免了激发光对荧光测定的影响，这也正是荧光检测具有高灵敏度的主要原因之一。荧光寿命和量子产率荧光寿命和量子产率是评估一个荧光化合物性能的重要参数。量子产率是发射光子数相对于所吸收的光子数的比值，荧光寿命是指处于单重激发态的分子回到基态的平均时间，也是荧光分子具备的重要特征。一般来说，有机化合物的荧光寿命都接近于10ns。对荧光量子产率和荧光寿命的定义可以由一个简化的Jablonski图表清晰的表示。处于单重激发态的分子除了发射荧光之外，还可以通过其它途径回到基态，这一过程称之为非辐射衰变。在分子由激发态返回基态过程中，
8、分子产生荧光的简化的Jablonski图表速率常数用Γ表示，非辐射衰变速率用knr表示，因此给出了量子产率的公式为：Q = Γ/(Γ+ knr)；荧光寿命的公式为：τ= 1/(Γ+ knr)。对于同一类荧光染料，荧光量子效率越大，其荧光寿命越长。如果非辐射衰变率极小于辐射衰变率，即knr<
