1852年 荧光
乔治·加布里埃尔·斯托克斯(George Gabriel Stokes,1819—1903)
图为在紫外光照射下的各类矿物萤石,其中的一些物质在可见光照射下也会显得色彩斑斓,但亮度可远没有图中这么高!
奎宁(1631年),荧光素(1957年),绿色荧光蛋白(1962年),点击三唑(2001年)
早在16世纪,人们就观察到了荧光效应:将一些木屑的水萃取物置于光下,并从特定的角度观察,在容器的边缘就能观察到闪烁的蓝光!在接下来的几个世纪,人们陆续发现许多物质也具有类似的荧光现象,比如矿物萤石和用铀盐着色的玻璃等。随着19世纪初紫外光的发现,人们逐渐认识到,这些荧光物质是通过某种方式吸收了不可见的紫外光,从而向外发射出可见光。
爱尔兰物理学家乔治·加布里埃尔·斯托克斯爵士是第一个认清这一现象的人,这归因于他选择了恰当的研究对象—奎宁,因为奎宁溶液有很强的蓝色荧光效应。他还以萤石的名字对这一现象进行命名,称之为“荧光”。由于当时的人们对量子力学还完全没有概念,所以也无法理解荧光效应背后的机理。我们现在知道某些物质之所以能够产生荧光,是因为它们可以吸收更高能量的入射光辐射,使它们的电子由基态跃迁至激发态,受激发的电子从激发态回到基态过程中,以发射荧光的形式释放能量,绝大部分发射光的波长要长于入射光,这也是为什么我们能看到荧光的原因。
荧光化合物的种类非常丰富,其中有些荧光化合物是人们有意合成的。某些荧光染料因为能发出非常亮眼的绚丽荧光而为我们所熟知,如荧光笔、橙色安全背心早已进入我们的日常生活。除此之外,荧光还被用于生物医药领域:特定波长的光照射在某些物质(甚至有些是活体细胞的一部分)上,会产生相应的特定波长的荧光,这样就可以与其背景进行区分,将这些物质显现出来。荧光标记也已被应用于临床,用来标记癌变组织,方便后续的手术治疗。除此之外,作为可见光谱的有力补充,荧光光谱为我们提供了丰富的分子结构信息,如果没有荧光光谱的指引,那些信息可能永远会被雪藏!■