Energie E Niedrigste unbesetzte Energiestufe (nuE) Absorption Für die Erklärung der energetischen Aspekte bei der Fluoreszenz und Phosphoreszenz eignet sich das Energiestufenmodell. Ausschlaggebend sind die höchste besetzte Energiestufe und die niedrigste unbesetzte Energiestufe. Die hier dargestellte Situation mit einem Elektronenpaar in der höchsten besetzten Energiestufe und der leeren niedrigsten unbesetzten Energiestufe wird als elektronischer Grundzustand bezeichnet. Anders als im Unterricht gehe ich jetzt gleich auch auf die Schwingungszustände innerhalb der Energiestufen ein. Bei der Absorption eines geeigneten Lichtquants findet in aller Regel eine elektronische Anregung aus dem untersten Schwingungsniveau der höchsten besetzen Energiestufe in ein höheres Schwingungsniveau der niedrigsten unbesetzten Energiestufe statt. (Stichwort: Frank-Condon-Effekt) Dieser Elektronenübergang geschieht innerhalb einer Femtosekunde (10-15 s). Ebenfalls ganz schnell, innerhalb einer Picosekunde (10-12), findet eine Schwingungsrelaxation in das unterste Schwingungsniveau statt, in dem das Molekül vergleichbar lange, etwa 1 Nanosekunde (10-9) schwingend verweilt. Höchste besetzte Energiestufe (hbE) Elektronischer Grundzustand

Energie E Niedrigste unbesetzte Energiestufe (nuE) Emission (Fluoreszenz) Dies ist der elektronisch angeregte Singulett-Zustand, in dem das Elektron in der nuE immer noch den gleichen Spin hat, wie zuvor in der hBE. Der Übergang dieses Elektrons in die hbE ist erlaubt und erfolgt unter Emission eines Photons. Dieses ist aber energieärmer als das absorbierte Photon, denn dieser Übergang mündet in einem schwingungsangeregten Niveau der hbE, die Relaxation in das unterste Schwingungsniveau – hier durch den geschlängelten Pfeil gekennzeichnet – geschieht ebenfalls sehr schnell. Höchste besetzte Energiestufe (hbE) Elektronisch angeregter Singlett-Zustand

Energie E Niedrigste unbesetzte Energiestufe (nuE) Absorption Emission (Fluoreszenz) Wir halten fest: Absorption, Schwingungsrelaxation, Emission, und wieder Schwingungsrelaxation. Das emittierte Photon ist langwellig verschoben. Man nennt dies Stokes-Shift. Das absorbierte Photon kam aus dem violetten Licht und das absorbierte Photon gehört zum blauen. Höchste besetzte Energiestufe (hbE) Zusammenfassung der Elementarvorgänge bei der Fluoreszenz

Energie E Niedrigste unbesetzte Energiestufe (nuE) Absorption Jetzt kommt das gleiche in grün – im wahrsten Sinne des Wortes: Dieses Diagramm ist das gleiche wie vorhin. Hinzu kommt jetzt, dass das in die niedrigste unbesetzte Energiestufe angehobene Elektron seinen Spin umkehren kann (Inter System Crossing) und das System auf das unterste Schwingungsniveau relaxiert. Höchste besetzte Energiestufe (hbE) Elektronischer Grundzustand

Energie E Niedrigste unbesetzte Energiestufe (nuE) Emission (Phosphoreszenz) Diesen elektronisch angeregten Zustand bezeichnet man als Triplett. Er hat eine sehr viel längere Lebensdauer (109 mal länger oder mehr) als der vorhin diskutierte Singlett-Zustand, weil die Rückkehr des Elektrons in die hbE eine Spinumkehr einschließen muss. Anschließend erfolgt hier ebenfalls eine Relaxation in das unterste Schwingungsniveau statt. Höchste besetzte Energiestufe (hbE) Elektronisch angeregter Triplett-Zustand

Energie E Niedrigste unbesetzte Energiestufe (nuE) Emission (Phosphoreszenz) Absorption Bei dieser Desaktivierung wird hier um Modell deutlich, dass das emittierte Photon noch energieärmer als das bei der Fluoreszenz ausgesandte, was genau zu unserer experimentellen Beobachtung passt. Grünes Nachleuchten im Vergleich zum blauen Nachleuchten bei der Fluoreszenz. Höchste besetzte Energiestufe (hbE) Zusammenfassung der Elementarvorgänge bei der Phosphoreszenz