Przejścia Energii i Diagram Jabłońskiego

Zestaw flashcardów obejmujący mechanizmy przejść energetycznych w cząsteczkach, Diagram Jabłońskiego oraz teorie transferu energii (FRET i model Dextera).

Diagram Jabłońskiego

Schemat obrazujący stany energetyczne cząsteczki oraz przejścia między nimi, ilustrujący jak energia pochłonięta przez cząsteczkę jest przekształcana i rozpraszana.

Stan singletowy

Stan energetyczny, w którym wszystkie elektrony są sparowane (np. stan podstawowy $S_0$ lub wzbudzone $S_1, S_2$).

Stan tripletowy

Stan wzbudzony, w którym elektrony są niesparowane i mają taki sam spin.

Przejścia dozwolone

Przejścia, podczas których nie zmienia się spin elektronu; są szybkie i charakteryzują się dużym prawdopodobieństwem zajścia.

Przejścia niedozwolone

Przejścia wiążące się ze zmianą spinu elektronu (np. ISC lub fosforescencja); zachodzą wolno i z mniejszym prawdopodobieństwem.

Przejścia promieniste

Przejścia, w których energia jest przekazywana w postaci promieniowania elektromagnetycznego, takie jak absorpcja, fluorescencja i fosforescencja.

Przejścia bezpromieniste

Przejścia odbywające się bez emisji fotonu, gdzie energia jest rozpraszana np. w postaci ciepła (IC, ISC, VR).

Absorpcja (A)

Pochłonięcie fotonu o energii odpowiadającej różnicy między poziomami, co umożliwia przejście cząsteczki na wyższy poziom energetyczny ($S_0 \rightarrow S_1$).

Fluorescencja (F)

Szybkie przejście promieniste ze wzbudzonego stanu singletowego $S_1$ do stanu podstawowego $S_0$; emitowane światło ma zawsze niższą energię niż światło absorbowane.

Fosforescencja (P)

Wolne przejście promieniste ze stanu tripletowego $T_1$ do stanu podstawowego $S_0$, które utrzymuje się po wyłączeniu źródła światła.

VR (Relaksacja wibracyjna)

Bezpromieniste przejście w obrębie jednego stanu energetycznego, polegające na spadku cząsteczki z wyższego na najniższy poziom wibracyjny bez zmiany spinu.

IC (Konwersja wewnętrzna)

Bezpromieniste przejście między różnymi stanami energetycznymi o tej samej multipletowości (np. $S_2 \rightarrow S_1$) bez zmiany spinu elektronu.

ISC (Przejście międzysystemowe)

Niedozwolone przejście bezpromieniste między stanami o różnej multipletowości (np. $S_1 \rightarrow T_1$), wymagające zmiany spinu elektronu.

Przesunięcie Stokesa

Różnica między energią (długością fali) promieniowania absorbowanego a emitowanego, wynikająca ze strat energii na drodze przejść bezpromienistych (VR i IC).

FRET (Förster Resonance Energy Transfer)

Bezpromienisty transfer energii między donorem a akceptorem w wyniku oddziaływania indukowanych dipoli (mechanizm dipol-dipol) bez wymiany fotonu.

Wydajność transferu FRET

Wartość zależna od szóstej potęgi odległości między donorem a akceptorem, opisywana zależnością $\sim 1/R^6$.

Promień Förstera ($R_0$)

Specyficzna odległość, przy której wydajność transferu energii FRET wynosi dokładnie $50\%$.

Model Dextera

Transfer energii polegający na bezpośredniej i jednoczesnej wymianie dwóch elektronów między donorem a akceptorem, wymagający nakładania się ich orbitali.

Energia reorganizacji

Energia potrzebna do przygotowania układu do transferu elektronów; wzrasta w kontakcie z rozpuszczalnikiem polarnym i maleje w otoczeniu hydrofobowym.

Energia swobodna

Determinuje, czy reakcja jest korzystna energetycznie.

Przepływ elektronów w układzie biologicznym.

Zależy od równowagi między energią swobodną a energią reorganizacji oraz od sprzężenia elektronowego akceptora i donora; maksymalna szybkość przy odpowiednim dopasowaniu, zbyt duża energia swobodna prowadzi do spadku szybkości.

Mechanizm transportu elektronów bezpośredni.

Na małe dystanse.

Mechanizm transportu elektronów pośredni.

Przez wiązania kowalencyjne i wodorowe, elementy struktury białka.