El enfriamiento se refiere a cualquier proceso que disminuye la intensidad de fluorescencia de una sustancia dada. Una variedad de procesos pueden resultar en extinción, como reacciones en estado excitado , transferencia de energía, formación de complejos y extinción por colisión. Como consecuencia, el temple a menudo depende en gran medida de la presión y la temperatura . El oxígeno molecular , los iones de yoduro y la acrilamida [1] son extintores químicos comunes. El ion cloruro es un extintor bien conocido de la fluorescencia de quinina. [2] [3] [4] La extinción plantea un problema para los métodos espectroscópicos no instantáneos, comofluorescencia inducida por láser .
El temple se utiliza en sensores de optodo ; por ejemplo, el efecto de extinción del oxígeno sobre ciertos complejos de rutenio permite medir la saturación de oxígeno en solución. La extinción es la base de los ensayos de transferencia de energía por resonancia (FRET) de Förster . [5] [6] [7] La extinción y la extinción tras la interacción con un objetivo biológico molecular específico es la base de los agentes de contraste óptico activables para la formación de imágenes moleculares . [8] [9] Muchos tintes se auto-apagan, lo que puede disminuir el brillo de los conjugados proteína-tinte para microscopía de fluorescencia , [10] o pueden aprovecharse en sensores de proteólisis . [11]
Mecanismos
Transferencia de energía de resonancia Förster
Hay algunos mecanismos distintos mediante los cuales la energía se puede transferir de forma no radiativa (sin absorción o emisión de fotones) entre dos colorantes, un donante y un aceptor. La transferencia de energía por resonancia de Förster (FRET o FET) es un mecanismo de extinción dinámico porque la transferencia de energía ocurre mientras el donante está en el estado excitado. FRET se basa en las interacciones dipolo-dipolo clásicas entre los dipolos de transición del donante y el aceptor y es extremadamente dependiente de la distancia donante-aceptor, R , que cae a una tasa de 1 / R 6 . FRET también depende de la superposición espectral donante-aceptor (ver figura) y la orientación relativa de los momentos dipolares de transición donante y aceptor. FRET puede ocurrir típicamente a distancias de hasta 100 Å.
Transferencia de electrones dexter
Dexter (también conocido como intercambio Dexter o transferencia de energía de colisión, coloquialmente conocido como D exter E nergy T ransfer) es otro mecanismo dinámico de temple. [12] La transferencia de electrones de Dexter es un fenómeno de corto alcance que cae exponencialmente con la distancia (proporcional a e - kR donde k es una constante que depende de la inversa del radio de van der Waals del átomo [ cita requerida ] ) y depende sobre la superposición espacial de los orbitales moleculares donante y extintor. En la mayoría de las situaciones de donante-fluoróforo-extintor-aceptor, el mecanismo de Förster es más importante que el mecanismo de Dexter. Con la transferencia de energía de Förster y Dexter, las formas de los espectros de absorción y fluorescencia de los tintes no cambian.
La transferencia de electrones de Dexter puede ser significativa entre el tinte y el disolvente, especialmente cuando se forman enlaces de hidrógeno entre ellos.
Exciplex
La formación de exciplex (complejo de estado excitado) es un tercer mecanismo de extinción dinámico.
Enfriamiento estático
El mecanismo de transferencia de energía restante es el enfriamiento estático (también conocido como enfriamiento por contacto). La extinción estática puede ser un mecanismo dominante para algunas sondas informador-extintor. A diferencia de la extinción dinámica, la extinción estática ocurre cuando las moléculas forman un complejo en el estado fundamental, es decir, antes de que se produzca la excitación. El complejo tiene sus propias propiedades únicas, como no ser fluorescente y tener un espectro de absorción único . La agregación del tinte a menudo se debe a efectos hidrófobos : las moléculas del tinte se apilan para minimizar el contacto con el agua. Los tintes aromáticos planos que se combinan por asociación a través de fuerzas hidrófobas pueden mejorar la extinción estática. Las altas temperaturas y la adición de tensioactivos tienden a interrumpir la formación del complejo en el estado fundamental.
Apagado por colisión
Un importante proceso de extinción en la física atmosférica se puede observar en la variación altitudinal de las emisiones de auroras. A grandes altitudes (por encima de ~ 200 km), la emisión roja de 630,0 nm de oxígeno atómico domina, mientras que en altitudes en la capa E, la emisión verde de 557,7 nm es más intensa. Ambos prácticamente desaparecen en altitudes inferiores a los 100 km. Esta variación se produce debido a las duraciones inusualmente largas de los estados excitados del oxígeno atómico, con 0,7 segundos para la emisión de 557,7 nm y casi dos minutos para la emisión de 630,0 nm (ambas transiciones prohibidas ). Los trayectos medios libres de colisiones disminuyen a altitudes más bajas debido al aumento de la densidad de partículas, lo que da como resultado la desexcitación de los átomos de oxígeno debido a la mayor probabilidad de colisiones, evitando la emisión de las líneas rojas y verdes de oxígeno. [13] [14]
Ver también
- Apagador oscuro , para uso en biología molecular.
- Förster transferencia de energía de resonancia , un fenómeno en el que se basan algunas técnicas de extinción.
Referencias
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