Флуоресценция - Fluorescence - Wikipedia

Не путать с Соцветие.
Об альбоме Асоби Сексу см. Флуоресценция (альбом).

Флуоресцентные минералы излучают видимый свет при воздействии ультрафиолетовый свет.
Флуоресцентные морские организмы
Флуоресцентная одежда, используемая в театр черного света производство, Прага

Флуоресценция это выброс свет веществом, поглощающим свет, или другим электромагнитное излучение. Это форма свечение. В большинстве случаев излучаемый свет имеет более длительный длина волны, а значит, меньшая энергия, чем поглощенное излучение. Самый яркий пример флуоресценции происходит, когда поглощенное излучение находится в ультрафиолетовый регион спектр, и, следовательно, невидимый для человеческого глаза, в то время как излучаемый свет находится в видимой области, что придает флуоресцентному веществу отчетливый цвет, который можно увидеть только при воздействии УФ-излучение. Флуоресцентные материалы перестают светиться почти сразу после остановки источника излучения, в отличие от фосфоресцирующий материалы, которые в течение некоторого времени продолжают излучать свет.

Флуоресценция имеет множество практических приложений, в том числе минералогия, геммология, лекарство, химические сенсоры (флуоресцентная спектроскопия ), флуоресцентная маркировка, красители, биологические детекторы, обнаружение космических лучей, вакуумные люминесцентные дисплеи, и электронно-лучевые трубки. Его наиболее распространенное повседневное применение - энергосбережение. флюоресцентные лампы и Светодиодные лампы, где флуоресцентные покрытия используются для преобразования коротковолнового ультрафиолетового света или синего света в более длинноволновый желтый свет, тем самым имитируя теплый свет энергоэффективных лампы накаливания. Флуоресценция также часто встречается в природе у некоторых минералов и в различных биологических формах во многих отраслях животного мира.

История

Lignum nephriticum чаша из дерева нарра (Pterocarpus indicus ), а колба с люминесцентным решение
Матлалин, флуоресцентное вещество в древесине дерева Эйзенхардция полистахия

Раннее наблюдение флуоресценции было описано в 1560 г. Бернардино де Саагун а в 1565 г. Николас Монардес в настой известный как lignum nephriticum (латинский для "почки дрова"). Он был получен из древесины двух пород деревьев, Pterocarpus indicus и Эйзенхардция полистахия.[1][2][3][4] Химическим соединением, ответственным за эту флуоресценцию, является матлалин, который является продуктом окисления одного из флавоноиды нашел в этом лесу.[1]

В 1819 г. Эдвард Д. Кларк[5] и в 1822 г. Рене Жюст Хаю[6] описал флуоресценцию в флюориты, Сэр Дэвид Брюстер описал явление для хлорофилл в 1833 г.[7] и Сэр Джон Гершель сделал то же самое для хинин в 1845 г.[8][9]

В его статье 1852 г. о «преломляемости» (длина волны изменение) света, Джордж Габриэль Стоукс описал способность плавиковый шпат и урановое стекло чтобы изменить невидимый свет за пределами фиолетового конца видимого спектра на синий свет. Он назвал это явление флуоресценция : "Я почти склонен придумать слово и назвать внешний вид флуоресценция, из плавикового шпата [т.е. флюорита], как аналогичный термин опалесценция происходит от названия минерала ".[10] Название произошло от минерала флюорит (дифторид кальция), некоторые примеры которого содержат следы двухвалентного европий, который служит флуоресцентным активатором для излучения синего света. В ключевом эксперименте он использовал призму, чтобы изолировать ультрафиолетовое излучение от солнечного света, и наблюдал синий свет, излучаемый этанольным раствором хинина, экспонируемым им.[11]

Физические принципы

Механизм

Флуоресценция возникает, когда возбужденная молекула, атом или наноструктура релаксирует в более низкое энергетическое состояние (возможно, основное состояние ) через эмиссию фотон. Возможно, он был возбужден непосредственно из основного состояния S0 к синглетное состояние[сомнительный – обсуждать][12] S2 из основного состояния путем поглощения фотона энергии и впоследствии испускает фотон с меньшей энергией поскольку он расслабляется до состояния S1:

  • Возбуждение:
  • Флуоресценция (эмиссия):

В каждом случае энергия фотона пропорционально его частота в соответствии с , куда является Постоянная Планка. Конечное состояние S1, если не в основном состоянии, может потерять оставшуюся энергию из-за дальнейшего флуоресцентного излучения и / или безызлучательная релаксация в котором энергия рассеивается как высокая температура (фононы ). Когда возбужденное состояние метастабильный (долгоживущее) состояние, то этот флуоресцентный переход скорее называется фосфоресценция Расслабление из возбужденного состояния также может происходить за счет передачи части или всей своей энергии второй молекуле посредством взаимодействия, известного как тушение флуоресценции. Молекулярный кислород (O2) является чрезвычайно эффективным гасителем флуоресценции только из-за своего необычного триплетного основного состояния. Во всех случаях излучаемый свет имеет более низкую энергию (меньшую частоту, большую длину волны), чем поглощенное излучение; разница в этих энергиях известна как Стоксов сдвиг. В некоторых случаях при интенсивном освещении возможно одно электрон поглотить два фотоны позволяя испускать излучение выше энергия фотона (более короткая длина волны), чем поглощенное излучение; такой двухфотонное поглощение не называется флуоресценцией. Молекула, которая возбуждается за счет поглощения света или другого процесса (например, в результате химической реакции), может передавать свою энергию второму «сенсибилизированному»[требуется разъяснение ] молекула, переводя ее в возбужденное состояние, из которого она затем флуоресцирует.

Квантовый выход

Флуоресценция квантовый выход дает эффективность процесса флуоресценции. Он определяется как отношение количества излучаемых фотонов к количеству поглощенных фотонов.[13][14]

Максимально возможный квантовый выход флуоресценции составляет 1,0 (100%); каждый фотон поглощение приводит к испусканию фотона. Соединения с квантовым выходом 0,10 до сих пор считаются достаточно флуоресцентными. Другой способ определить квантовый выход флуоресценции - это скорость распада возбужденного состояния:

куда константа скорости спонтанное излучение радиации и

представляет собой сумму всех скоростей распада возбужденного состояния. Другие скорости распада возбужденного состояния вызваны механизмами, отличными от испускания фотонов, и поэтому их часто называют «неизлучающими скоростями», которые могут включать: динамическое столкновительное гашение, диполь-дипольное взаимодействие в ближней зоне (или резонансная передача энергии ), внутреннее преобразование и межсистемный переход. Таким образом, если скорость любого пути изменяется, это повлияет как на время жизни возбужденного состояния, так и на квантовый выход флуоресценции.

Квантовые выходы флуоресценции измеряются путем сравнения со стандартом. В хинин соль сульфат хинина в серная кислота раствор является обычным стандартом флуоресценции.

Продолжительность жизни

Диаграмма Яблонского. После того как электрон поглощает фотон высокой энергии, система возбуждается электронным и колебательным образом. Система вибрационно расслабляется и в конечном итоге флуоресцирует на более длинной волне.

Время жизни флуоресценции относится к среднему времени, в течение которого молекула остается в возбужденном состоянии перед испусканием фотона. Флуоресценция обычно следует за кинетика первого порядка:

куда - концентрация молекул в возбужденном состоянии в момент времени , - начальная концентрация и - скорость затухания или величина, обратная времени жизни флуоресценции. Это пример экспоненциальный спад. Различные радиационные и неизлучающие процессы могут освободить возбужденное состояние. В таком случае общая скорость распада является суммой по всем скоростям:

куда - полная скорость распада, скорость радиационного распада и скорость безызлучательного распада. Это похоже на химическую реакцию первого порядка, в которой константа скорости первого порядка является суммой всех скоростей (параллельная кинетическая модель). Если скорость спонтанного излучения или любая другая скорость высока, время жизни невелико. Для обычно используемых флуоресцентных соединений типичное время затухания возбужденного состояния для излучения фотонов с энергией от УФ к ближний инфракрасный находятся в диапазоне от 0,5 до 20 наносекунды. Время жизни флуоресценции является важным параметром для практических приложений флуоресценции, таких как флуоресцентный резонансный перенос энергии и микроскопия для визуализации флуоресценции.

Диаграмма Яблонского

В Диаграмма Яблонского описывает большинство механизмов релаксации для молекул в возбужденном состоянии. На приведенной рядом диаграмме показано, как флуоресценция возникает из-за релаксации определенных возбужденных электронов молекулы.[15]

Анизотропия флуоресценции

Флуорофоры с большей вероятностью будут возбуждены фотонами, если момент перехода флуорофора параллелен электрическому вектору фотона.[16] Поляризация излучаемого света также будет зависеть от момента перехода. Момент перехода зависит от физической ориентации молекулы флуорофора. Для флуорофоров в растворе это означает, что интенсивность и поляризация излучаемого света зависят от вращательной диффузии. Следовательно, измерения анизотропии можно использовать для исследования того, насколько свободно флуоресцентная молекула движется в конкретной среде.

Количественно анизотропию флуоресценции можно определить как

куда - интенсивность излучения, параллельная поляризации возбуждающего света, и - излучаемая интенсивность, перпендикулярная поляризации возбуждающего света.[17]

Флуоресценция

Флуоресцентная защитная полоса на двадцатидолларовой банкноте под УФ-светом

Сильно флуоресцентные пигменты часто имеют необычный вид, который в просторечии описывается как «неоновый цвет» (первоначально «дневной свет» в конце 1960-х - начале 1970-х годов). Это явление было названо "Фарбенглут". Герман фон Гельмгольц и "флуоресценция" Ральфа М. Эванса. Обычно считается, что это связано с высокой яркостью цвета по сравнению с тем, что он был бы в качестве компонента белого. Флуоресценция смещает энергию падающего света от более коротких длин волн к более длинным (например, от синего к желтому) и, таким образом, может сделать флуоресцентный цвет более ярким (более насыщенным), чем это могло бы быть при отражении.[18]

Правила

Есть несколько общих правила которые имеют дело с флуоресценцией. Каждое из следующих правил имеет исключения, но они представляют собой полезные рекомендации для понимания флуоресценции (эти правила не обязательно применимы к двухфотонное поглощение ).

Правило Каши

Правило Каши диктует, что квантовый выход люминесценции не зависит от длины волны возбуждающего излучения.[19] Это происходит потому, что возбужденные молекулы обычно распадаются на самый низкий колебательный уровень возбужденного состояния до того, как произойдет флуоресцентное излучение. Правило Каша – Вавилова не всегда применимо и сильно нарушается во многих простых молекулах. Несколько более надежным утверждением, хотя и с исключениями, было бы то, что спектр флуоресценции очень мало зависит от длины волны возбуждающего излучения.[20]

Правило зеркального отображения

Для многих флуорофоров спектр поглощения является зеркальным отображением спектра излучения.[21] Это известно как правило зеркального отображения и связано с Принцип Франка – Кондона в котором говорится, что электронные переходы являются вертикальными, то есть энергия изменяется без изменения расстояния, что может быть представлено вертикальной линией на диаграмме Яблонского. Это означает, что ядро ​​не движется, а уровни колебаний возбужденного состояния напоминают уровни колебаний основного состояния.

Стоксов сдвиг

Основная статья: Стоксов сдвиг

Обычно излучаемый флуоресцентный свет имеет более длинную волну и меньшую энергию, чем поглощенный свет.[22] Это явление, известное как Стоксов сдвиг, происходит из-за потери энергии между моментом поглощения фотона и испусканием нового. Причины и величина стоксова сдвига могут быть сложными и зависят от флуорофора и окружающей его среды. Однако есть несколько общих причин. Часто это происходит из-за безызлучательного распада на самый низкий уровень колебательной энергии возбужденного состояния. Другой фактор заключается в том, что излучение флуоресценции часто оставляет флуорофор на более высоком колебательном уровне основного состояния.

В природе

Флуоресцентный коралл
Основная статья: Флуоресценция в науках о жизни

Есть много природных соединений, которые проявляют флуоресценцию, и у них есть ряд применений. Некоторые глубоководные животные, такие как зеленый глаз, имеют флуоресцентные структуры.

По сравнению с биолюминесценцией и биофосфоресценцией

Флуоресценция

Флуоресценция - это временное поглощение электромагнитный длины волн от видимый свет спектр флуоресцентными молекулами и последующее излучение света на более низком энергетическом уровне. Когда это происходит в живом организме, это иногда называют биофлуоресценцией. Это приводит к тому, что излучаемый свет имеет другой цвет, чем поглощаемый свет. Стимулирующий свет возбуждает электрон, поднимая энергию до нестабильного уровня. Эта нестабильность неблагоприятна, поэтому электрон под напряжением возвращается в стабильное состояние почти сразу же, как и становится нестабильным. Этот возврат к стабильности соответствует высвобождению избыточной энергии в виде флуоресцентного света. Это излучение света наблюдается только тогда, когда стимулирующий свет все еще обеспечивает свет для организма / объекта и обычно желтый, розовый, оранжевый, красный, зеленый или фиолетовый. Флуоресценцию часто путают со следующими формами биотического света, биолюминесценции и биофосфоресценции.[23] Тыквенные жабы, обитающие в бразильских атлантических лесах, светятся светом.[24]

Новая форма биофлуоресценции

В исследовании, опубликованном в журнале iScience новая форма биофлуоресценции была описана у двух видов акул, причем она была вызвана неописанной группой бромированных метаболитов малых молекул триптофан-кинуренина.[25]

Биолюминесценция

Биолюминесценция отличается от флуоресценции тем, что это естественное производство света в результате химических реакций внутри организма, тогда как флуоресценция - это поглощение и переизлучение света из окружающей среды.[23] Светлячок и удильщик - два примера биолюминесцентных организмов.[26]

Фосфоресценция

Биофосфоресценция похожа на флуоресценцию в том, что она требует длин волн света в качестве источника энергии возбуждения. Разница здесь заключается в относительной стабильности электрона под напряжением. В отличие от флуоресценции, при фосфоресценции электрон сохраняет стабильность, испуская свет, который продолжает «светиться в темноте» даже после того, как источник стимулирующего света был удален.[23] Светящиеся в темноте наклейки фосфоресцируют, но по-настоящему фосфоресцирующих животных не известно.[27]

Механизмы

Эпидермальные хроматофоры

Пигментные клетки, которые проявляют флуоресценцию, называются флуоресцентными хроматофорами и функционируют соматически подобно обычным хроматофоры. Эти клетки являются дендритными и содержат пигменты, называемые флуоросомами. Эти пигменты содержат флуоресцентные белки, которые активируются ионами K + (калия), и именно их движение, агрегация и дисперсия внутри флуоресцентного хроматофора вызывают направленное формирование паттерна флуоресценции.[28][29] Флуоресцентные клетки иннервируются так же, как и другие хроматофоры, такие как меланофоры, пигментные клетки, содержащие меланин. Кратковременное формирование флуоресцентного паттерна и передача сигналов контролируются нервной системой.[28] Флуоресцентные хроматофоры можно найти в коже (например, у рыб) чуть ниже эпидермиса, среди других хроматофоров.

Эпидермальные флуоресцентные клетки рыб также реагируют на гормональные стимулы с помощью гормонов α – MSH и MCH во многом так же, как и меланофоры. Это говорит о том, что флуоресцентные клетки могут менять цвет в течение дня, что совпадает с их цветом. циркадный ритм.[30] Рыба также может быть чувствительна к кортизол индуцированный стрессовые реакции на раздражители окружающей среды, такие как взаимодействие с хищником или участие в брачном ритуале.[28]

Филогенетика

Эволюционное происхождение

Некоторые ученые подозревают, что GFP и GFP-подобные белки начинались как доноры электронов, активируемые светом. Эти электроны затем использовались для реакций, требующих световой энергии. Считается, что функции флуоресцентных белков, такие как защита от солнца, преобразование света в волны различной длины или передача сигналов, эволюционировали вторично.[31]

Флуоресценция имеет множество источников на древе жизни. На этой диаграмме показано происхождение актиноптеригов (лучеплавниковых рыб).

Частота флуоресценции через Дерево жизни широко распространен и наиболее широко изучался у книдарий и рыб. Это явление, по-видимому, эволюционировало несколько раз в несколько таксоны такие как ангуиллиформные (угри), gobioidei (бычки и кардиналы) и тетрадонтиформные (спинороговые рыбы), а также другие таксоны, обсуждаемые далее в статье. Флуоресценция в значительной степени генотипически и фенотипически изменчива даже в пределах экосистем в отношении излучаемых длин волн, отображаемых паттернов и интенсивности флуоресценции. Как правило, виды, полагающиеся на маскировку, демонстрируют наибольшее разнообразие флуоресценции, вероятно, потому, что маскировка может быть одним из применений флуоресценции.[32]

Адаптивные функции

В настоящее время относительно мало известно о функциональном значении флуоресценции и флуоресцентных белков.[31] Однако есть подозрение, что флуоресценция может выполнять важные функции в передаче сигналов и коммуникации. вязка, приманки, камуфляж, УФ защита и антиоксидант, фотоакклимация, динофлагеллята регулирование и здоровье кораллов.[33]

Водный

Вода поглощает свет с длинными волнами, поэтому меньше света с такими длинами волн отражается назад и достигает глаза. Поэтому теплые цвета из видимого спектра света кажутся менее яркими при увеличении глубины. Вода рассеивает свет с более короткими длинами волн выше фиолетового, что означает, что более холодные цвета доминируют в поле зрения в фотическая зона. Интенсивность света уменьшается в 10 раз с каждыми 75 м глубины, поэтому на глубине 75 м свет на 10% такой же интенсивный, как на поверхности, и только на 1% на 150 м, как на поверхности. Поскольку вода отфильтровывает длины волн и интенсивность воды, достигая определенной глубины, разные белки из-за длины волны и интенсивности света, которые они способны поглощать, лучше подходят для разных глубин. Теоретически некоторые рыбьи глаза могут улавливать свет на глубине до 1000 метров. На этих глубинах афотической зоны единственными источниками света являются сами организмы, испускающие свет посредством химических реакций в процессе, называемом биолюминесценцией.

Флуоресценция просто определяется как поглощение электромагнитного излучения за один длина волны и его переизлучение на другой, более низкой длине волны.[32] Таким образом, любой тип флуоресценции зависит от наличия внешних источников света. Биологически функциональная флуоресценция обнаруживается в фотической зоне, где не только достаточно света, чтобы вызвать флуоресценцию, но и достаточно света, чтобы другие организмы могли ее обнаружить.[34]Поле зрения в фотической зоне естественно синее, поэтому цвета флуоресценции могут быть обнаружены как ярко-красные, оранжевые, желтые и зеленые. Зеленый - наиболее часто встречающийся цвет в морском спектре, желтый - второй, оранжевый - третий, а красный - самый редкий. Флуоресценция может возникать у организмов в афотической зоне как побочный продукт биолюминесценции того же организма. Некоторая флуоресценция в афотической зоне - это просто побочный продукт биохимии тканей организма и не имеет функционального назначения. Однако некоторые случаи функционального и приспособительного значения флуоресценции в афотической зоне глубоководного океана являются активной областью исследований.[35]

Фотическая зона

Основная статья: Фотическая зона
Рыбы
Флуоресцентные морские рыбы

Костные рыбы, живущие на мелководье, обычно имеют хорошее цветовое зрение из-за того, что живут в красочной среде. Таким образом, у мелководных рыб красная, оранжевая и зеленая флуоресценция, скорее всего, служат средством связи с сородичи, особенно с учетом большой фенотипической изменчивости явления.[32]

Многие рыбы, которые проявляют флуоресценцию, например акулы, ящерица, скорпион, губаны, и камбалы, также имеют желтые внутриглазные фильтры.[36] Желтые внутриглазные фильтры в линзы и роговица некоторых рыб работают как фильтры с длинным проходом. Эти фильтры позволяют видам, которые визуализируют и потенциально используют флуоресценцию, чтобы усилить визуальный контраст и паттерны, невидимые для других рыб и хищников, которым не хватает этой визуальной специализации.[32] Рыбы, которые обладают необходимыми желтыми внутриглазными фильтрами для визуализации флуоресценции, потенциально используют световой сигнал от ее членов. Флуоресцентный узор был особенно заметен у рыб с загадочным рисунком и сложным камуфляжем. Многие из этих линий также обладают желтыми интраокулярными фильтрами с длинным проходом, которые позволяют визуализировать такие паттерны.[36]

Еще одно адаптивное использование флуоресценции - получение оранжевого и красного света из окружающего синего света фотическая зона для улучшения зрения. Красный свет можно увидеть только на небольших расстояниях из-за ослабления волн красного света водой.[37] Многие виды рыб, которые флуоресцируют, являются небольшими, живущими группами или бентосными / афотными, и имеют заметный рисунок. Этот паттерн вызван флуоресцентной тканью и виден другим представителям вида, однако паттерн невидим в других визуальных спектрах. Эти внутривидовые флуоресцентные паттерны также совпадают с внутривидовой передачей сигналов. Узоры присутствуют в окулярных кольцах, чтобы указать направленность взгляда человека, и вдоль плавников, чтобы указать направление движения человека.[37] Текущие исследования предполагают, что эта красная флуоресценция используется для личного общения между представителями одного и того же вида.[28][32][37] Из-за преобладания синего света на глубинах океана красный свет и свет с более длинными волнами спутаны, и многие хищные рифовые рыбы практически не чувствительны к свету на этих длинах волн. Такие рыбы, как сказочный губан, которые развили зрительную чувствительность к более длинным волнам, способны отображать красные флуоресцентные сигналы, которые дают высокий контраст с синей окружающей средой и заметны для сородичей на коротких расстояниях, но при этом относительно невидимы для других обычных рыб, которые уменьшились. чувствительность к длинным волнам. Таким образом, флуоресценция может использоваться как адаптивная сигнализация и внутривидовая коммуникация у рифовых рыб.[37][38]

Кроме того, предполагается, что флуоресцентные ткани окружающие глаза организма, используются для преобразования синего света из фотической зоны или зеленой биолюминесценции в афотической зоне в красный свет для улучшения зрения.[37]

Коралловый

Флуоресценция у кораллов выполняет самые разные функции. Флуоресцентные белки кораллов могут вносить свой вклад в фотосинтез, преобразовывая в ином случае неиспользуемые длины волн света в те, для которых симбиотические водоросли кораллов могут проводить фотосинтез.[39] Кроме того, количество белков может меняться по мере того, как больше или меньше света становится доступным для фотоакклимации.[40] Точно так же эти флуоресцентные белки могут обладать антиоксидантной способностью устранять кислородные радикалы, образующиеся в процессе фотосинтеза.[41] Наконец, модулируя фотосинтез, флуоресцентные белки могут также служить средством регулирования активности фотосинтезирующих симбионтов водорослей кораллов.[42]

Головоногие моллюски
Основная статья: Головоногие моллюски

Alloteuthis subulata и Лолиго обыкновенный, два типа почти прозрачных кальмаров, имеют флуоресцентные пятна над глазами. Эти пятна отражают падающий свет, который может служить средством маскировки, а также сигналом для других кальмаров для целей обучения.[43]

Медуза
Aequoria victoria, биофлуоресцентная медуза, известная GFP

Другой, хорошо изученный пример флуоресценции в океане - это гидрозойный Aequorea victoria. Эта медуза обитает в фотической зоне у западного побережья Северной Америки и была идентифицирована как переносчик зеленый флуоресцентный белок (GFP) пользователем Осаму Шимомура. Ген этих зеленых флуоресцентных белков был изолирован и имеет важное научное значение, поскольку он широко используется в генетических исследованиях для определения экспрессии других генов.[44]

Креветка-богомол

Несколько видов креветка-богомол, которые являются стоматоподами ракообразные, включая Lysiosquillina glabriusculaимеют желтые флуоресцентные отметины вдоль чешуек усиков и панцирь (панцирь), который самцы представляют во время показа угрозы хищникам и другим самцам. Для демонстрации необходимо приподнять голову и грудную клетку, раздвинуть выдающиеся придатки и другие челюсти, а также расширить выпуклые овальные чешуйки усиков вбок, что делает животное более крупным и подчеркивает его желтые флуоресцентные отметины. Более того, с увеличением глубины флуоресценция креветок-богомолов составляет большую часть доступного видимого света. Во время брачных ритуалов креветки-богомолы активно флуоресцируют, и длина волны этой флуоресценции соответствует длинам волн, обнаруживаемых их пигментами глаз.[45]

Афотическая зона

Основная статья: Афотическая зона
Сифонофоры

Сифонофоры это отряд морских животных из типа Hydrozoa которые состоят из специализированных медузоид и полип зооид. Некоторые сифонофоры, в том числе род Erenna, обитающие в афотической зоне на глубинах от 1600 до 2300 м, демонстрируют флуоресценцию от желтого до красного в фотофоры их щупальцевидных тентилья. Эта флуоресценция возникает как побочный продукт биолюминесценции этих же фотофоров. Сифонофоры демонстрируют флуоресценцию в виде мигающего рисунка, который используется в качестве приманки для привлечения добычи.[46]

Рыба-дракон

Хищные глубоководные рыба-дракон Malacosteus niger, близкородственный род Аристостомия и виды Пахистомия микродон использовать флуоресцентные красные вспомогательные пигменты для преобразования синего света, излучаемого собственной биолюминесценцией, в красный свет суборбитального фотофоры. Это красное свечение невидимо для других животных, что дает этим рыбам-драконам дополнительный свет на темных океанских глубинах, не привлекая и не сигнализируя о хищниках.[47]

Наземный

Амфибии

Флуоресцентный лягушка в горошек под УФ-светом

Флуоресценция широко распространена среди амфибии и был зарегистрирован в нескольких семьях лягушки, саламандры и цецилии, но его масштабы сильно различаются.[48]

В лягушка в горошек (Hypsiboas punctatus), широко распространенная в Южной Америке, была непреднамеренно обнаружена как первая флуоресцентная амфибия в 2017 году. Флуоресценция была связана с новым соединением, обнаруженным в лимфа и кожные железы.[49] Основным флуоресцентным соединением является Hyloin-L1, которое дает сине-зеленое свечение при воздействии фиолетового или ультрафиолетовый свет. Авторы открытия предположили, что флуоресценцию можно использовать для общения. Они предположили, что флуоресценция, возможно, относительно широко распространена среди лягушек.[50] Всего несколько месяцев спустя флуоресценция была обнаружена у близкородственных Hypsiboas atlanticus. Поскольку это связано с выделениями кожных желез, они также могут оставлять флуоресцентные метки на поверхностях, где они были.[51]

В 2019 году две другие лягушки, крошечные тыквенная жаба (Brachycephalus ephippium) и красная тыквенная жаба (Б. питанга) на юго-востоке Бразилии, были обнаружены естественные флуоресцентные скелеты, которые видны сквозь их кожу при воздействии ультрафиолета.[52][53] Первоначально предполагалось, что флуоресценция дополняет их уже апосематический цвета (они токсичны) или что это было связано с выбор партнера (признание видов или определение пригодности потенциального партнера),[52] но более поздние исследования показывают, что первое объяснение маловероятно, поскольку на попытки хищничества поганок, похоже, не влияет наличие / отсутствие флуоресценции.[54]

В 2020 году было подтверждено, что зеленая или желтая флуоресценция широко распространена не только у взрослых лягушек, подвергающихся воздействию синего или ультрафиолетового света, но и среди головастики, саламандры и цецилии. Степень сильно варьируется в зависимости от вида; у одних он очень отчетлив, у других едва заметен. Это может быть связано с пигментацией кожи, слизистых или костей.[48]

Бабочки

Махаон (Папилио) у бабочек есть сложные системы излучения флуоресцентного света. Их крылья содержат насыщенные пигментом кристаллы, излучающие направленный флуоресцентный свет. Эти кристаллы лучше всего излучают флуоресцентный свет, когда они поглощают сияние от небесно-голубого света (длина волны около 420 нм). Длины волн света, которые бабочки видят лучше всего, соответствуют поглощению кристаллов в крыльях бабочки. Вероятно, это работает для увеличения способности передачи сигналов.[55]

Попугаи

Попугаи иметь флуоресцентный оперение что может использоваться в передаче сигналов партнера. Исследование с использованием экспериментов по выбору партнера на волнистые попугайчики (Melopsittacus волнистый) нашли убедительную поддержку флуоресцентной сексуальной сигнализации, причем как самцы, так и самки значительно предпочитают птиц с флуоресцентным экспериментальным стимулом. Это исследование предполагает, что флуоресцентное оперение попугаев - это не просто побочный продукт пигментация, но вместо этого адаптированный сексуальный сигнал. Учитывая сложность путей, которые производят флуоресцентные пигменты, могут потребоваться значительные затраты. Следовательно, люди, демонстрирующие сильную флуоресценцию, могут быть честными индикаторами высокого качества, поскольку они могут справиться с соответствующими затратами.[56]

Паукообразные

Флуоресцентный скорпион

Пауки флуоресцируют в УФ-свете и обладают огромным разнообразием флуорофоров. Примечательно, что пауки - единственная известная группа, в которой флуоресценция «таксономически широко распространена, вариабельно выражена, эволюционно лабильна и, вероятно, находится в процессе отбора и потенциально имеет экологическое значение для внутривидовой и межвидовой передачи сигналов». В исследовании Andrews et al. (2007) показывают, что флуоресценция развивалась несколько раз в разных таксонах пауков, при этом новые флуорофоры развивались во время диверсификации пауков. У некоторых пауков ультрафиолетовые сигналы важны для взаимодействия хищник-жертва, внутривидового общения и маскировки с помощью соответствующих флуоресцентных цветов. Различный экологический контекст может способствовать подавлению или усилению экспрессии флуоресценции, в зависимости от того, помогает ли флуоресценция паукам быть загадочными или делает их более заметными для хищников. Следовательно, естественный отбор может влиять на выражение флуоресценции у разных видов пауков.[57]

Скорпионы также флуоресцируют из-за наличия бета-карболин в кутикуле.[58]

Растения

В Mirabilis jalapa Цветок содержит фиолетовые флуоресцентные бетацианины и желтые флуоресцентные бетаксантины. В белом свете части цветка, содержащие только бетаксантины, кажутся желтыми, но в областях, где присутствуют как бетаксантины, так и бетацианины, видимая флуоресценция цветка тускнеет из-за внутренних механизмов светофильтрации. Ранее предполагалось, что флуоресценция играет роль в опылитель Однако позже было обнаружено, что визуальный сигнал флуоресценции ничтожен по сравнению с визуальным сигналом света, отраженного цветком.[59]

Хлорофилл вероятно, наиболее широко распространенная флуоресцентная молекула, излучающая красное излучение в диапазоне длин волн возбуждения.[60] Этот атрибут хлорофилла обычно используется экологами для измерения эффективности фотосинтеза.[61]

Абиотический

Геммология, минералогия и геология

Флуоресценция арагонита

Драгоценные камни, минералы, могут иметь характерную флуоресценцию или могут флуоресцировать по-разному в коротковолновом ультрафиолете, длинноволновом ультрафиолете, видимом свете или Рентгеновские лучи.

Многие виды кальцит а янтарь будет флуоресцировать в коротковолновом УФ, длинноволновом УФ и видимом свете. Рубины, изумруды, и бриллианты проявляют красную флуоресценцию в длинноволновом УФ, синем и иногда зеленом свете; бриллианты также излучают свет под рентгеновский снимок радиация.

Флуоресценция минералов вызывается широким спектром активаторов. В некоторых случаях концентрация активатора должна быть ограничена ниже определенного уровня, чтобы предотвратить гашение флуоресцентного излучения. Кроме того, минерал не должен содержать примесей, таких как железо или медь, чтобы предотвратить гашение возможной флуоресценции. Двухвалентный марганец, в концентрациях до нескольких процентов, отвечает за красную или оранжевую флуоресценцию кальцит зеленая флуоресценция виллемит желтая флуоресценция эсперит, а оранжевая флуоресценция волластонит и клиноэдрит. Шестивалентный уран, в виде катион уранила, флуоресцирует при всех концентрациях желто-зеленым цветом и является причиной флуоресценции минералов, таких как объединяться или же андерсонит, а при низкой концентрации является причиной флуоресценции таких материалов, как некоторые образцы гиалит опал. Трехвалентный хром при низкой концентрации является источником красной флуоресценции Рубин. Двухвалентный европий является источником синей флуоресценции, если смотреть на минерал флюорит. Трехвалентный лантаноиды Такие как тербий и диспрозий являются основными активаторами кремово-желтой флуоресценции, проявляемой иттрофторит разновидность минерала флюорита и способствует оранжевой флуоресценции циркон. Powellite (молибдат кальция ) и шеелит (вольфрамат кальция) по своей природе флуоресцирует желтым и синим цветом соответственно. Когда они вместе присутствуют в твердом растворе, энергия передается от более высокоэнергетических вольфрам к низкоэнергетическим молибден, так что довольно низкие уровни молибден достаточно, чтобы вызвать желтое свечение для шеелит, вместо синего. Низкое содержание железа сфалерит (сульфид цинка), флуоресцирует и фосфоресцирует в различных цветах, под влиянием присутствия различных следов примесей.

Сырая нефть (нефть ) fluoresces in a range of colors, from dull-brown for heavy oils and tars through to bright-yellowish and bluish-white for very light oils and condensates. This phenomenon is used in разведка нефти drilling to identify very small amounts of oil in drill cuttings and core samples.

Organic liquids

Organic solutions such антрацен или же стильбен, dissolved in бензол или же толуол, fluoresce with ультрафиолетовый или же гамма-луч облучение. The decay times of this fluorescence are on the order of nanoseconds, since the duration of the light depends on the lifetime of the excited states of the fluorescent material, in this case anthracene or stilbene.[62]

Сцинтилляция is defined a flash of light produced in a transparent material by the passage of a particle (an electron, an alpha particle, an ion, or a high-energy photon). Stilbene and derivatives are used in scintillation counters to detect such particles. Stilbene is also one of the gain mediums используется в dye lasers.

Атмосфера

Fluorescence is observed in the atmosphere when the air is under energetic electron bombardment. In cases such as the natural Аврора, high-altitude nuclear explosions, and rocket-borne electron gun experiments, the molecules and ions formed have a fluorescent response to light.[63]

Common materials that fluoresce

In novel technology

In August 2020 researchers reported the creation of the brightest fluorescent solid optical materials so far by enabling the transfer of properties of highly fluorescent красители путем пространственной и электронной изоляции красителей путем смешивания катионных красителей с анион-связывающими цианозвезда макроциклы. По словам соавтора, эти материалы могут найти применение в таких областях, как сбор солнечной энергии, биоимиджинг и лазеры.[64][65][66][67]

Приложения

Освещение

Дальнейшая информация: Флюоресцентная лампа
Fluorescent paint and plastic lit by UV tubes. Paintings by Beo Beyond

Общее флюоресцентная лампа relies on fluorescence. Внутри стекло tube is a partial vacuum and a small amount of Меркурий. An electric discharge in the tube causes the mercury atoms to emit mostly ultraviolet light. The tube is lined with a coating of a fluorescent material, called the люминофор, which absorbs ultraviolet light and re-emits visible light. Флуоресцентный освещение is more energy-efficient than раскаленный элементы освещения. However, the uneven спектр of traditional fluorescent lamps may cause certain colors to appear different than when illuminated by incandescent light or дневной свет. The mercury vapor emission spectrum is dominated by a short-wave UV line at 254 nm (which provides most of the energy to the phosphors), accompanied by visible light emission at 436 nm (blue), 546 nm (green) and 579 nm (yellow-orange). These three lines can be observed superimposed on the white continuum using a hand spectroscope, for light emitted by the usual white fluorescent tubes. These same visible lines, accompanied by the emission lines of trivalent europium and trivalent terbium, and further accompanied by the emission continuum of divalent europium in the blue region, comprise the more discontinuous light emission of the modern trichromatic phosphor systems used in many компактная люминесцентная лампа and traditional lamps where better color rendition is a goal.[68]

Fluorescent lights were first available to the public at the 1939 Нью-Йоркская всемирная выставка. Improvements since then have largely been better phosphors, longer life, and more consistent internal discharge, and easier-to-use shapes (such as compact fluorescent lamps). Немного high-intensity discharge (HID) lamps couple their even-greater electrical efficiency with phosphor enhancement for better color rendition.[нужна цитата ]

белый светодиоды (LEDs) became available in the mid-1990s as Светодиодные лампы, in which blue light emitted from the полупроводник strikes phosphors deposited on the tiny chip. The combination of the blue light that continues through the phosphor and the green to red fluorescence from the phosphors produces a net emission of white light.[69]

Светящиеся палочки sometimes utilize fluorescent materials to absorb light from the хемилюминесцентный reaction and emit light of a different color.[68]

Аналитическая химия

Many analytical procedures involve the use of a fluorometer, usually with a single exciting wavelength and single detection wavelength. Because of the sensitivity that the method affords, fluorescent molecule concentrations as low as 1 part per trillion can be measured.[70]

Fluorescence in several wavelengths can be detected by an array detector, to detect compounds from HPLC поток. Также, TLC plates can be visualized if the compounds or a coloring reagent is fluorescent. Fluorescence is most effective when there is a larger ratio of atoms at lower energy levels in a Распределение Больцмана. There is, then, a higher probability of excitement and release of photons by lower-energy atoms, making analysis more efficient.

Спектроскопия

Основная статья: Флуоресцентная спектроскопия

Usually the setup of a fluorescence assay involves a light source, which may emit many different wavelengths of light. In general, a single wavelength is required for proper analysis, so, in order to selectively filter the light, it is passed through an excitation monochromator, and then that chosen wavelength is passed through the sample cell. After absorption and re-emission of the energy, many wavelengths may emerge due to Стоксов сдвиг и различные electron transitions. To separate and analyze them, the fluorescent radiation is passed through an emission монохроматор, and observed selectively by a detector.[71]

Биохимия и медицина

Основная статья: Флуоресценция в науках о жизни
Эндотелиальные клетки under the microscope with three separate channels marking specific cellular components

Fluorescence in the life sciences is used generally as a non-destructive way of tracking or analysis of biological molecules by means of the fluorescent emission at a specific frequency where there is no background from the excitation light, as relatively few cellular components are naturally fluorescent (called intrinsic or autofluorescence ).In fact, a белок or other component can be "labelled" with an extrinsic fluorophore, a fluorescent dye that can be a small molecule, protein, or quantum dot, finding a large use in many biological applications.[72]

The quantification of a dye is done with a spectrofluorometer and finds additional applications in:

Микроскопия

  • When scanning the fluorescence intensity across a plane one has флуоресцентная микроскопия of tissues, cells, or subcellular structures, which is accomplished by labeling an antibody with a fluorophore and allowing the antibody to find its target antigen within the sample. Labelling multiple antibodies with different fluorophores allows visualization of multiple targets within a single image (multiple channels). DNA microarrays are a variant of this.
  • Immunology: An antibody is first prepared by having a fluorescent chemical group attached, and the sites (e.g., on a microscopic specimen) where the antibody has bound can be seen, and even quantified, by the fluorescence.
  • FLIM (Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy ) can be used to detect certain bio-molecular interactions that manifest themselves by influencing fluorescence lifetimes.
  • Cell and molecular biology: detection of colocalization using fluorescence-labelled antibodies for selective detection of the antigens of interest using specialized software such as ImageJ.

Другие техники

  • FRET (Förster resonance energy transfer, также известный как fluorescence resonance energy transfer ) is used to study protein interactions, detect specific nucleic acid sequences and used as biosensors, while fluorescence lifetime (FLIM) can give an additional layer of information.
  • Biotechnology: биосенсоры using fluorescence are being studied as possible Fluorescent glucose biosensors.
  • Automated sequencing of ДНК посредством chain termination method; each of four different chain terminating bases has its own specific fluorescent tag. As the labelled DNA molecules are separated, the fluorescent label is excited by a UV source, and the identity of the base terminating the molecule is identified by the wavelength of the emitted light.
  • FACS (fluorescence-activated cell sorting ). One of several important сортировка ячеек techniques used in the separation of different cell lines (especially those isolated from animal tissues).
  • DNA detection: the compound этидиум бромид, in aqueous solution, has very little fluorescence, as it is quenched by water. Ethidium bromide's fluorescence is greatly enhanced after it binds to DNA, so this compound is very useful in visualising the location of DNA fragments in agarose gel electrophoresis. Intercalated ethidium is in a hydrophobic environment when it is between the base pairs of the DNA, protected from quenching by water which is excluded from the local environment of the intercalated ethidium. Ethidium bromide may be carcinogenic – an arguably safer alternative is the dye SYBR Зеленый.
  • FIGS (Хирургия под контролем флуоресцентного изображения ) is a medical imaging technique that uses fluorescence to detect properly labeled structures during surgery.
  • Intravascular fluorescence is a catheter-based medical imaging technique that uses fluorescence to detect high-risk features of atherosclerosis and unhealed vascular stent devices.[73] Plaque autofluorescence has been used in a first-in-man study in coronary arteries in combination with оптической когерентной томографии.[74] Molecular agents has been also used to detect specific features, such as stent фибрин accumulation and enzymatic activity related to artery inflammation.[75]
  • SAFI (species altered fluorescence imaging) an imaging technique in electrokinetics и микрофлюидика.[76] It uses non-electromigrating dyes whose fluorescence is easily quenched by migrating chemical species of interest. The dye(s) are usually seeded everywhere in the flow and differential quenching of their fluorescence by analytes is directly observed.
  • Fluorescence-based assays for screening токсичный chemicals. The optical assays consist of a mixture of environmental-sensitive fluorescent dyes and human skin cells that generate fluorescence spectra patterns.[77] This approach can reduce the need for лабораторные животные in biomedical research and pharmaceutical industry.
  • Bone-margin detection: Alizarin-stained specimens and certain fossils can be lit by fluorescent lights to view anatomical structures, including bone margins.[78]

Криминалистика

Отпечатки пальцев can be visualized with fluorescent compounds such as нингидрин or DFO (1,8-Diazafluoren-9-one ). Blood and other substances are sometimes detected by fluorescent reagents, like флуоресцеин. Волокна, and other materials that may be encountered in криминалистика or with a relationship to various предметы коллекционирования, are sometimes fluorescent.

Non-destructive testing

Fluorescent penetrant inspection is used to find cracks and other defects on the surface of a part. Трассировка красителя, using fluorescent dyes, is used to find leaks in liquid and gas plumbing systems.

Вывески

Fluorescent colors are frequently used in вывески, particularly road signs. Fluorescent colors are generally recognizable at longer ranges than their non-fluorescent counterparts, with fluorescent orange being particularly noticeable.[79] This property has led to its frequent use in safety signs and labels.

Optical brighteners

Основная статья: Optical brightener

Fluorescent compounds are often used to enhance the appearance of fabric and paper, causing a "whitening" effect. A white surface treated with an optical brightener can emit more visible light than that which shines on it, making it appear brighter. The blue light emitted by the brightener compensates for the diminishing blue of the treated material and changes the hue away from yellow or brown and toward white. Optical brighteners are used in laundry detergents, high brightness paper, cosmetics, high-visibility clothing и больше.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Acuña, A. Ulises; Amat-Guerri, Francisco; Morcillo, Purificación; Liras, Marta; Rodríguez, Benjamín (2009). "Structure and Formation of the Fluorescent Compound of Lignum nephriticum" (PDF). Органические буквы. 11 (14): 3020–3023. Дои:10.1021/ol901022g. PMID  19586062. В архиве (PDF) из оригинала от 28 июля 2013 г.
  2. ^ Safford, William Edwin (1916). "Lignum nephriticum" (PDF). Годовой отчет Попечительского совета Смитсоновского института. Вашингтон: Государственная типография. pp. 271–298.
  3. ^ Valeur, B.; Berberan-Santos, M. R. N. (2011). "A Brief History of Fluorescence and Phosphorescence before the Emergence of Quantum Theory". Журнал химического образования. 88 (6): 731–738. Bibcode:2011JChEd..88..731V. Дои:10.1021/ed100182h. S2CID  55366778.
  4. ^ Muyskens, M.; Ed Vitz (2006). "The Fluorescence of Lignum nephriticum: A Flash Back to the Past and a Simple Demonstration of Natural Substance Fluorescence". Журнал химического образования. 83 (5): 765. Bibcode:2006JChEd..83..765M. Дои:10.1021/ed083p765.
  5. ^ Clarke, Edward Daniel (1819). "Account of a newly discovered variety of green fluor spar, of very uncommon beauty, and with remarkable properties of colour and phosphorescence". The Annals of Philosophy. 14: 34–36. В архиве из оригинала 17 января 2017 г. The finer crystals are perfectly transparent. Their colour by transmitted light is an intense изумрудно-зеленый; but by reflected light, the colour is a deep сапфировый синий
  6. ^ Haüy merely repeats Clarke's observation regarding the colors of the specimen of fluorite which he (Clarke) had examined: Haüy, Traité de Minéralogie, 2-е изд. (Paris, France: Bachelier and Huzard, 1822), vol. 1, п. 512 В архиве 17 января 2017 года в Wayback Machine. Fluorite is called "chaux fluatée" by Haüy: "... violette par réflection, et verdâtre par transparence au Derbyshire." ([the color of fluorite is] violet by reflection, and greenish by transmission in [specimens from] Derbyshire.)
  7. ^ Brewster, David (1834). "On the colours of natural bodies". Сделки Королевского общества Эдинбурга. 12 (2): 538–545. Дои:10.1017/s0080456800031203. В архиве из оригинала 17 января 2017 г. On page 542, Brewster mentions that when white light passes through an alcoholic solution of chlorophyll, red light is reflected from it.
  8. ^ Herschel, John (1845). "On a case of superficial colour presented by a homogeneous liquid internally colourless". Философские труды Лондонского королевского общества. 135: 143–145. Дои:10.1098/rstl.1845.0004. В архиве from the original on 24 December 2016.
  9. ^ Herschel, John (1845). "On the epipŏlic dispersion of light, being a supplement to a paper entitled, "On a case of superficial colour presented by a homogeneous liquid internally colourless"". Философские труды Лондонского королевского общества. 135: 147–153. Дои:10.1098/rstl.1845.0005. В архиве из оригинала 17 января 2017 г.
  10. ^ Stokes, G. G. (1852). "On the Change of Refrangibility of Light". Философские труды Лондонского королевского общества. 142: 463–562. Дои:10.1098/rstl.1852.0022. В архиве из оригинала 17 января 2017 г. From page 479, footnote: "I am almost inclined to coin a word, and call the appearance флуоресценция, from fluor-spar, as the analogous term opalescence is derived from the name of a mineral."
  11. ^ Stokes (1852), pages 472–473. In a footnote on page 473, Stokes acknowledges that in 1843, Edmond Becquerel had observed that quinine acid sulfate strongly absorbs ultraviolet radiation (i.e., solar radiation beyond Fraunhofer's H band in the solar spectrum). See: Edmond Becquerel (1843) "Des effets produits sur les corps par les rayons solaires" В архиве 31 марта 2013 г. Wayback Machine (On the effects produced on substances by solar rays), Comptes rendus, 17 : 882–884; on page 883, Becquerel cites quinine acid sulfate ("sulfate acide de quinine") as strongly absorbing ultraviolet light.
  12. ^ Lakowicz, п. 1
  13. ^ Lakowicz, п. 10
  14. ^ Valeur, Bernard, Berberan-Santos, Mario (2012). Molecular Fluorescence: Principles and Applications. Wiley-VCH. ISBN  978-3-527-32837-6. п. 64
  15. ^ "Animation for the Principle of Fluorescence and UV-Visible Absorbance" В архиве 9 июня 2013 г. Wayback Machine. PharmaXChange.info.
  16. ^ Lakowicz, стр. 12–13
  17. ^ Valeur, Bernard, Berberan-Santos, Mario (2012). Molecular Fluorescence: Principles and Applications. Wiley-VCH. ISBN  978-3-527-32837-6. п. 186
  18. ^ Schieber, Frank (October 2001). "Modeling the Appearance of Fluorescent Colors". Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting. 45 (18): 1324–1327. Дои:10.1177/154193120104501802. S2CID  2439728.
  19. ^ ИЮПАК. Kasha–Vavilov rule – Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") В архиве 21 марта 2012 г. Wayback Machine. Compiled by McNaught, A.D. and Wilkinson, A. Blackwell Scientific Publications, Oxford, 1997.
  20. ^ Hai, Q (2017). "Suppression of Kasha's rule as a mechanism for fluorescent molecular rotors and aggregation-induced emission". Химия природы. 9 (1).
  21. ^ Lakowicz, стр. 6–8
  22. ^ Lakowicz, стр. 6–7
  23. ^ а б c "Fluorescence in marine organisms". Gestalt Switch Expeditions. Архивировано из оригинал 21 февраля 2015 г.
  24. ^ India, Press Trust of (29 March 2019). "Fluorescence discovered in tiny Brazilian frogs". Бизнес-стандарт Индии. Получено 30 марта 2019.
  25. ^ Park, Hyun Bong; Lam, Yick Chong; Gaffney, Jean P.; Уивер, Джеймс С.; Krivoshik, Sara Rose; Hamchand, Randy; Pieribone, Vincent; Грубер, Дэвид Ф .; Crawford, Jason M. (27 September 2019). "Bright Green Biofluorescence in Sharks Derives from Bromo-Kynurenine Metabolism". iScience. 19: 1291–1336. Дои:10.1016/j.isci.2019.07.019. ISSN  2589-0042. ЧВК  6831821. PMID  31402257.
  26. ^ Utsav (2 December 2017). "Top 10 Amazing Bioluminescent Animals on Planet Earth". Earth and World. Получено 30 марта 2019.
  27. ^ "Firefly Squid - Deep Sea Creatures on Sea and Sky". www.seasky.org. Получено 30 марта 2019.
  28. ^ а б c d Wucherer, M. F.; Michiels, N. K. (2012). "A Fluorescent Chromatophore Changes the Level of Fluorescence in a Reef Fish". PLOS ONE. 7 (6): e37913. Bibcode:2012PLoSO...737913W. Дои:10.1371/journal.pone.0037913. ЧВК  3368913. PMID  22701587.
  29. ^ Fujii, R (2000). "The regulation of motile activity in fish chromatophores". Pigment Cell Research. 13 (5): 300–19. Дои:10.1034/j.1600-0749.2000.130502.x. PMID  11041206.
  30. ^ Abbott, F. S. (1973). "Endocrine Regulation of Pigmentation in Fish". Интегративная и сравнительная биология. 13 (3): 885–894. Дои:10.1093/icb/13.3.885.
  31. ^ а б Beyer, Steffen. "Biology of underwater fluorescence". Fluopedia.org.
  32. ^ а б c d е Sparks, J. S.; Schelly, R. C.; Smith, W. L .; Davis, M. P.; Tchernov, D.; Pieribone, V. A.; Gruber, D. F. (2014). Fontaneto, Diego (ed.). "The Covert World of Fish Biofluorescence: A Phylogenetically Widespread and Phenotypically Variable Phenomenon". PLOS ONE. 9 (1): e83259. Bibcode:2014PLoSO ... 983259S. Дои:10.1371/journal.pone.0083259. ЧВК  3885428. PMID  24421880.
  33. ^ Haddock, S. H. D.; Dunn, C. W. (2015). "Fluorescent proteins function as a prey attractant: experimental evidence from the hydromedusa Olindias formosus and other marine organisms". Биология Открыть. 4 (9): 1094–1104. Дои:10.1242/bio.012138. ISSN  2046-6390. ЧВК  4582119. PMID  26231627.
  34. ^ Mazel, Charles (2017). "Method for Determining the Contribution of Fluorescence to an Optical Signature, with Implications for Postulating a Visual Function". Границы морских наук. 4. Дои:10.3389/fmars.2017.00266. ISSN  2296-7745.
  35. ^ Matz, M. "Fluorescence: The Secret Color of the Deep". Office of Ocean Exploration and Research, U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration. В архиве from the original on 31 October 2014.
  36. ^ а б Heinermann, P (10 March 2014). "Yellow intraocular filters in fishes". Experimental Biology. 43 (2): 127–147. PMID  6398222.
  37. ^ а б c d е Michiels, N. K.; Anthes, N.; Hart, N. S .; Herler, J. R.; Meixner, A. J.; Schleifenbaum, F.; Schulte, G.; Siebeck, U.E .; Sprenger, D.; Wucherer, M. F. (2008). "Red fluorescence in reef fish: A novel signalling mechanism?". BMC Ecology. 8: 16. Дои:10.1186/1472-6785-8-16. ЧВК  2567963. PMID  18796150.
  38. ^ Gerlach, T; Sprenger, D; Michiels, N. K. (2014). "Fairy wrasses perceive and respond to their deep red fluorescent coloration". Труды Королевского общества B: биологические науки. 281 (1787): 20140787. Дои:10.1098/rspb.2014.0787. ЧВК  4071555. PMID  24870049.
  39. ^ Salih, A.; Larkum, A.; Cox, G.; Kühl, M.; Hoegh-Guldberg, O. (2000). "Fluorescent pigments in corals are photoprotective". Природа. 408 (6814): 850–3. Bibcode:2000Natur.408..850S. Дои:10.1038/35048564. PMID  11130722. S2CID  4300578. В архиве from the original on 22 December 2015.
  40. ^ Roth, M. S.; Latz, M. I.; Goericke, R.; Deheyn, D. D. (2010). "Green fluorescent protein regulation in the coral Acropora yongei during photoacclimation". Журнал экспериментальной биологии. 213 (21): 3644–3655. Дои:10.1242/jeb.040881. PMID  20952612.
  41. ^ Bou-Abdallah, F.; Chasteen, N. D.; Lesser, M. P. (2006). "Quenching of superoxide radicals by green fluorescent protein". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Общие предметы. 1760 (11): 1690–1695. Дои:10.1016/j.bbagen.2006.08.014. ЧВК  1764454. PMID  17023114.
  42. ^ Field, S. F.; Bulina, M. Y.; Kelmanson, I. V.; Bielawski, J. P.; Matz, M. V. (2006). "Adaptive Evolution of Multicolored Fluorescent Proteins in Reef-Building Corals". Журнал молекулярной эволюции. 62 (3): 332–339. Bibcode:2006JMolE..62..332F. Дои:10.1007/s00239-005-0129-9. PMID  16474984. S2CID  12081922.
  43. ^ Mäthger, L.M .; Denton, E. J. (2001). "Reflective properties of iridophores and fluorescent 'eyespots' in the loliginid squid Alloteuthis subulata и Лолиго обыкновенный". Журнал экспериментальной биологии. 204 (Pt 12): 2103–18. PMID  11441052. В архиве из оригинала от 4 марта 2016 г.
  44. ^ Tsien, R. Y. (1998). "The Green Fluorescent Protein". Ежегодный обзор биохимии. 67: 509–544. Дои:10.1146 / annurev.biochem.67.1.509. PMID  9759496. S2CID  8138960.
  45. ^ Mazel, C. H. (2004). "Fluorescent Enhancement of Signaling in a Mantis Shrimp". Наука. 303 (5654): 51. Дои:10.1126/science.1089803. PMID  14615546. S2CID  35009047.
  46. ^ Bou-Abdallah, F.; Chasteen, N. D.; Lesser, M. P. (2006). "Quenching of superoxide radicals by green fluorescent protein". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Общие предметы. 1760 (11): 1690–1695. Дои:10.1016/j.bbagen.2006.08.014. ЧВК  1764454. PMID  17023114.
  47. ^ Douglas, R. H.; Partridge, J. C.; Dulai, K.; Hunt, D.; Mullineaux, C. W.; Tauber, A. Y.; Hynninen, P. H. (1998). "Dragon fish see using chlorophyll". Природа. 393 (6684): 423–424. Bibcode:1998Natur.393..423D. Дои:10.1038/30871. S2CID  4416089.
  48. ^ а б Lamb, J.Y.; М.П. Davis (2020). "Salamanders and other amphibians are aglow with biofluorescence". Научные отчеты. 10 (1): 2821. Bibcode:2020NatSR..10.2821L. Дои:10.1038/s41598-020-59528-9. ЧВК  7046780. PMID  32108141.
  49. ^ Wong, Sam (13 March 2017). "Luminous frog is the first known naturally fluorescent amphibian". В архиве из оригинала 20 марта 2017 г.. Получено 22 марта 2017.
  50. ^ King, Anthony (13 March 2017). "Fluorescent frog first down to new molecule". В архиве из оригинала 22 марта 2017 г.. Получено 22 марта 2017.
  51. ^ Taboada, C.; A.E. Brunetti; C. Alexandre; M.G. Lagorio; J. Faivovich (2017). "Fluorescent Frogs: A Herpetological Perspective". Южноамериканский журнал герпетологии. 12 (1): 1–13. Дои:10.2994/SAJH-D-17-00029.1. S2CID  89815080.
  52. ^ а б Sandra Goutte; Matthew J. Mason; Marta M. Antoniazzi; Carlos Jared; Дидье Мерль; Lilian Cazes; Luís Felipe Toledo; Hanane el-Hafci; Stéphane Pallu; Hugues Portier; Stefan Schramm; Pierre Gueriau; Mathieu Thoury (2019). "Intense bone fluorescence reveals hidden patterns in pumpkin toadlets". Научные отчеты. 9 (1): 5388. Bibcode:2019NatSR...9.5388G. Дои:10.1038/s41598-019-41959-8. ЧВК  6441030. PMID  30926879.
  53. ^ Fox, A. (2 April 2019). "Scientists discover a frog with glowing bones". ScienceMag. Получено 9 февраля 2020.
  54. ^ Rebouças, R.; А.Б. Carollo; M.d.O. Freitas; C. Lambertini; Р.М. Nogueira dos Santos; L.F. Toledo (2019). "Is the conspicuous dorsal coloration of the Atlantic forest pumpkin toadlets aposematic?". Саламандра. 55 (1): 39–47. Дои:10.3390/d11090150.
  55. ^ Vukusic, P; Hooper, I (2005). "Directionally controlled fluorescence emission in butterflies". Наука. 310 (5751): 1151. Дои:10.1126/science.1116612. PMID  16293753. S2CID  43857104.
  56. ^ Arnold, K. E. (2002). "Fluorescent Signaling in Parrots". Наука. 295 (5552): 92. CiteSeerX  10.1.1.599.1127. Дои:10.1126/science.295.5552.92. PMID  11778040.
  57. ^ Эндрюс, К; Reed, S. M.; Masta, S. E. (2007). "Spiders fluoresce variably across many taxa". Письма о биологии. 3 (3): 265–7. Дои:10.1098/rsbl.2007.0016. ЧВК  2104643. PMID  17412670.
  58. ^ Stachel, S. J.; Stockwell, S. A.; Van Vranken, D. L. (1999). "The fluorescence of scorpions and cataractogenesis". Химия и биология. 6 (8): 531–539. Дои:10.1016/S1074-5521(99)80085-4. PMID  10421760.
  59. ^ Iriel, A. A.; Lagorio, M. A. G. (2010). "Is the flower fluorescence relevant in biocommunication?". Naturwissenschaften. 97 (10): 915–924. Bibcode:2010NW.....97..915I. Дои:10.1007/s00114-010-0709-4. PMID  20811871. S2CID  43503960.
  60. ^ McDonald, Maurice S. (2 June 2003). Photobiology of Higher Plants. Джон Вили и сыновья. ISBN  9780470855232. В архиве from the original on 21 December 2017.
  61. ^ "5.1 Chlorophyll fluorescence – ClimEx Handbook". Получено 14 января 2020.
  62. ^ Birks, J. B. (1962). "The Fluorescence and Scintillation Decay Times of Crystalline Anthracene". Proceedings of the Physical Society. 79 (3): 494–496. Bibcode:1962PPS....79..494B. Дои:10.1088/0370-1328/79/3/306. S2CID  17394465.
  63. ^ Gilmore, F. R.; Laher, R. R.; Espy, P. J. (1992). "Franck–Condon Factors, r-Centroids, Electronic Transition Moments, and Einstein Coefficients for Many Nitrogen and Oxygen Band Systems". Журнал физических и химических справочных данных. 21 (5): 1005. Bibcode:1992JPCRD..21.1005G. Дои:10.1063/1.555910. В архиве из оригинала от 9 июля 2017 г.
  64. ^ «Химики создают самые яркие флуоресцентные материалы в истории». Phys.org. Получено 6 сентября 2020.
  65. ^ «Ученые создают самые яркие флуоресцентные материалы из всех существующих». Новый Атлас. 7 августа 2020 г.. Получено 6 сентября 2020.
  66. ^ «Ученые создают самые яркие известные материалы из существующих.'". independent.co.uk. Получено 6 сентября 2020.
  67. ^ Бенсон, Кристофер Р .; Касенаускайте, Лаура; VanDenburgh, Katherine L .; Чжао, Вэй; Цяо, Бо; Садхукхан, Тумпа; Пинк, Марен; Чен, Цзюньшэн; Борги, Сина; Чен, Чун-Син; Дэвис, Брэд Дж .; Саймон, Йоан С .; Рагхавачари, Кришнан; Лаурсен, Бо В .; Флуд, Амар Х. (6 августа 2020 г.). «Автоматические оптические материалы из флуоресцентных красителей и макроциклов». Chem. 6 (8): 1978–1997. Дои:10.1016 / j.chempr.2020.06.029. ISSN  2451-9294. Получено 6 сентября 2020.
  68. ^ а б Harris, Tom (7 December 2001). "How Fluorescent Lamps Work". Как это работает. Discovery Communications. В архиве from the original on 6 July 2010. Получено 27 июн 2010.
  69. ^ Чен, Лэй; Lin, Chun-Che; Yeh, Chiao-Wen; Liu, Ru-Shi (22 March 2010). "Light Converting Inorganic Phosphors for White Light-Emitting Diodes". Материалы. 3 (3): 2172–2195. Bibcode:2010Mate....3.2172C. Дои:10.3390/ma3032172. ISSN  1996-1944. ЧВК  5445896.
  70. ^ Rye, H. S.; Dabora, J. M.; Quesada, M. A.; Mathies, R. A.; Glazer, A. N. (1993). "Fluorometric Assay Using Dimeric Dyes for Double- and Single-Stranded DNA and RNA with Picogram Sensitivity". Аналитическая биохимия. 208 (1): 144–150. Дои:10.1006/abio.1993.1020. PMID  7679561.
  71. ^ Harris, Daniel C. (2004). Exploring chemical analysis. Макмиллан. ISBN  978-0-7167-0571-0. В архиве from the original on 31 July 2016.
  72. ^ Lakowicz, п. xxvi
  73. ^ Calfon MA, Vinegoni C, Ntziachristos V, Jaffer FA (2010). "Intravascular near-infrared fluorescence molecular imaging of atherosclerosis: toward coronary arterial visualization of biologically high-risk plaques". J Biomed Opt. 15 (1): 011107–011107–6. Bibcode:2010JBO....15a1107C. Дои:10.1117/1.3280282. ЧВК  3188610. PMID  20210433.
  74. ^ Ughi GJ, Wang H, Gerbaud E, Gardecki JA, Fard AM, Hamidi E, et al. (2016). "Clinical Characterization of Coronary Atherosclerosis With Dual-Modality OCT and Near-Infrared Autofluorescence Imaging". JACC Cardiovasc Imaging. 9 (11): 1304–1314. Дои:10.1016/j.jcmg.2015.11.020. ЧВК  5010789. PMID  26971006.
  75. ^ Hara T, Ughi GJ, McCarthy JR, Erdem SS, Mauskapf A, Lyon SC, et al. (2015). "Intravascular fibrin molecular imaging improves the detection of unhealed stents assessed by optical coherence tomography in vivo". Eur Heart J. 38 (6): 447–455. Дои:10.1093/eurheartj/ehv677. ЧВК  5837565. PMID  26685129.
  76. ^ Shkolnikov, V; Santiago, J. G. (2013). "A method for non-invasive full-field imaging and quantification of chemical species" (PDF). Лаборатория на чипе. 13 (8): 1632–43. Дои:10.1039/c3lc41293h. PMID  23463253. В архиве (PDF) из оригинала 5 марта 2016 г.
  77. ^ Moczko, E; Mirkes, EM; Cáceres, C; Gorban, AN; Piletsky, S (2016). "Fluorescence-based assay as a new screening tool for toxic chemicals". Научные отчеты. 6: 33922. Bibcode:2016NatSR...633922M. Дои:10.1038/srep33922. ЧВК  5031998. PMID  27653274.
  78. ^ Smith, W. Leo; Buck, Chesney A.; Ornay, Gregory S.; Davis, Matthew P.; Martin, Rene P.; Gibson, Sarah Z.; Girard, Matthew G. (20 August 2018). "Improving Vertebrate Skeleton Images: Fluorescence and the Non-Permanent Mounting of Cleared-and-Stained Specimens". Копея. 106 (3): 427–435. Дои:10.1643/cg-18-047. ISSN  0045-8511.
  79. ^ Хокинс, Х. Джин; Carlson, Paul John and Elmquist, Michael (2000) "Evaluation of fluorescent orange signs" В архиве 4 марта 2016 г. Wayback Machine, Texas Transportation Institute Report 2962-S.

Библиография

  • Lakowicz, Joseph R. (1999). Principles of Fluorescence Spectroscopy. Kluwer Academic / Plenum Publishers. ISBN  978-0-387-31278-1.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка