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內容簡介

光子作為入射輻射，是引起分子激發的綠色能源，進而，光子作為次級的輻射，是人們期望的信息産物。從這個觀點來看，熒光、磷光或光散射光都可以看作發射光譜的範疇。本書主要內容包括：分子發射光譜分析緒論，熒光光物理基礎，分子結構與發射輻射光物理過程，溶劑效應和溶劑化動力學與發射輻射光物理過程，質子轉移、溫度和黏度與發射輻射光物理過程，電荷轉移躍遷：吸收光譜和熒光光譜，溶液和異相介質的熒光猝滅，熒光偏振和各嚮異性，磷光光物理基礎，發光量子點化學傳感及其機理，光散射現象和共振瑞利散射光譜分析，拉曼光譜分析原理和應用。

作者簡介

晉衛軍，北京師範大學化學學院教授，教授，1960年02月生，理學博士、博士研究生導師，1983年本科畢業於山西大學，獲理學學士學位。1991年碩士研究生畢業於山西大學，獲理學碩士學位。1998年博士研究生畢業於湖南大學，獲理學博士學位。1991年-2006年山西大學化學係教師。2006年04月-現在：北京師範大學化學學院教師。1994年晉升副教授，1999年晉升教授，2001年被遴選為博士研究生導師。1999年10月-2000年10月西班牙Oviedo大學博士後。2003年1月-2004年4月Oviedo大學高級訪問學者。2008年11月-2009年2月美國哥倫比亞大學高級研究學者。長期從事分析化學教學與科研，特彆是在熒光/磷光分析、鹵鍵研究等方麵有很深的造詣

目錄

第1章 緒論 001
1．1 發光現象 002
1．2 發光的錶徵 004
1．3 光或輻射的吸收與發射 004
1．4 發射光譜分析的特點 004
1．5 熒光和磷光光度法簡史 005
參考文獻 012

第2章 熒光光物理基礎 013
2．1 基本概念 013
2．1．1 光緻發光涉及的電子躍遷類型 013
2．1．2 自鏇多重度和單綫態、三綫態 013
2．1．3 Jaboński 能級圖 015
2．1．4 分子電子激發態的光物理過程 016
2．1．5 吸收和輻射躍遷的選擇性規則（光選律）/ 020
2．1．6 非輻射躍遷的影響因素 024
2．1．7 光選律和輻射、非輻射躍遷小結 025
2．1．8 Kasha規則的例外情況 026
2．2 熒光的類型 028
2．2．1 瞬時熒光 028
2．2．2 延遲或延時熒光 041
2．3 熒光光譜的基本特徵 048
2．3．1 熒光激發光譜的形狀與吸收光譜極為形似 048
2．3．2 熒光發射光譜的形狀與激發光的波長無關 049
2．3．3 發射光譜的輪廓和鏡像關係 050
2．3．4 斯托剋斯位移 051
2．4 熒光衰減和熒光壽命 052
2．4．1 熒光衰減模型 052
2．4．2 熒光壽命的定義 053
2．4．3 熒光壽命的測量——時間分辨技術 055
2．4．4 分子發光壽命的時域分布特性 060
2．4．5 熒光壽命測量的應用 061
2．5 量子産率 061
2．5．1 定義 062
2．5．2 熒光量子産率的相對和絕對測定法 062
2．5．3 量子産率相對測定注意的幾個問題 065
2．6 穩態熒光強度 068
2．6．1 光吸收的Lambert-Beer 定律 068
2．6．2 熒光定量分析的基礎 069
2．6．3 熒光分析的局限性 071
參考文獻 072

第3章 分子結構：影響發光光物理過程的內在因素 075
3．1 電子躍遷類型和軌道類型的改變 075
3．2 分子結構方麵 080
3．2．1 分子平麵性和剛性的影響 081
3．2．2 雙鍵轉子和剛性化效應 082
3．2．3 單鍵轉子和分子共麵性 082
3．2．4 螺栓鬆動效應 085
3．2．5 取代基的影響 086
3．3 基態與激發態分子性質的差彆 090
3．4 幾類典型熒光體的結構 091
3．4．1 生物類熒光基團舉例 091
3．4．2 閤成熒光染料 095
3．5 非典型熒光生色團及其發光聚閤物 102
3．6 最低雙重激發態自由基的發光 103
參考文獻 104

第4章 溶劑效應和溶劑化動力學：影響發光光物理過程的外在因素 109
4．1 溶劑效應 110
4．2 一般溶劑效應 110
4．2．1 一般溶劑效應對吸收光譜的影響 111
4．2．2 一般溶劑效應對熒光光譜的影響 116
4．2．3 一般溶劑效應的定量錶示 118
4．2．4 熒光極性探針——芘/蒽探針尺度 122
4．3 專屬性溶劑效應Ⅰ：氫鍵 128
4．3．1 基本概念 129
4．3．2 對熒光光譜的影響 130
4．3．3 對熒光強度的影響 131
4．4 專屬性溶劑效應Ⅱ：鹵鍵/s-穴鍵 132
4．5 專屬性溶劑效應Ⅲ：π-穴鍵 138
4．6 溶劑化動力學的定量處理 139
4．6．1 構建時間分辨熒光發射光譜 139
4．6．2 探針的溶劑化動力學和溶劑化弛豫時間或鏇轉弛豫時間 140
4．6．3 熒光探針研究離子液體的溶劑化動力學 141
4．6．4 磷光探針研究毫秒級溶劑化動力學 145
4．7 紅邊效應 148
附錄 148
參考文獻 156

第5章 質子轉移、溫度和黏度對發光光物理過程的影響 161
5．1 質子轉移對熒光的影響 161
5．1．1 基態和激發態質子解離 161
5．1．2 激發態分子內或分子間的質子轉移 166
5．2 溫度和黏度對熒光強度及熒光光譜的影響 169
5．2．1 溫度的影響 169
5．2．2 黏度的影響 171
參考文獻 176

第6章 電荷轉移躍遷：吸收光譜和熒光光譜 178
6．1 基本現象 179
6．2 基本概念和電荷轉移的分子軌道理論 182
6．3 電荷轉移的熱力學和動力學基礎 183
6．4 常見電子/電荷供體和受體類型 187
6．5 電荷嚮溶劑轉移（CTTS）躍遷 187
6．6 分子內的跨環共軛和/或跨環電荷轉移 192
6．7 電荷轉移熒光的兩種機理 194
6．8 分子內和扭轉的分子內電荷轉移熒光 195
6．9 電荷轉移熒光的應用 198
參考文獻 207

第7章 溶液和異相介質的熒光猝滅 212
7．1 熒光猝滅概述 213
7．1．1 熒光猝滅現象 213
7．1．2 常見熒光猝滅劑及其猝滅機理 213
7．2 碰撞猝滅和靜態猝滅理論 222
7．2．1 溶液中的碰撞作用 222
7．2．2 碰撞猝滅方程：Stern-Volmer方程 223
7．2．3 靜態猝滅理論 225
7．2．4 動態和靜態猝滅的偏差 227
7．2．5 動態猝滅和靜態猝滅比較 229
7．2．6 非均相介質的發光猝滅 229
7．3 電子轉移及光誘導電子轉移（PET）猝滅 231
7．3．1 電子能量轉移（ET）和電子轉移（ELT）的比較 231
7．3．2 電子轉移的Rehm-Weller理論 232
7．3．3 電子轉移的Marcus理論 233
7．3．4 價帶間的電子轉移 235
7．3．5 電子的跳躍轉移 236
7．3．6 光誘導的電子轉移和傳感器設計 237
7．4 電子能量轉移猝滅 239
7．4．1 能量輻射轉移 239
7．4．2 熒光猝滅的Frster共振能量轉移 240
7．4．3 交換能量轉移 246
7．4．4 電子能量轉移途徑的比較：局限性和模型的擴展 248
7．4．5 分子內的藉鍵非輻射能量轉移：F?rster和Dexter型之外的電子能量轉移形式 251
7．5 熒光猝滅的典型應用 256
7．5．1 光譜尺的應用 256
7．5．2 膠束平均聚集數的測定 257
7．5．3 分子信標設計兩例 261
7．5．4 藉鍵能量轉移的應用 262
參考文獻 265

第8章 熒光偏振和各嚮異性 270
8．1 熒光偏振和各嚮異性的物理基礎 270
8．2 穩態熒光偏振和各嚮異性的實驗測量 271
8．3 熒光偏振和各嚮異性的理論處理 274
8．4 偏振和各嚮異性光譜測量用於確定躍遷矩或辨彆電子狀態 278
8．5 退偏振化 281
8．6 熒光各嚮異性測量在化學和生物分析中的應用 282
8．6．1 蛋白質鏇轉動力學 282
8．6．2 熒光偏振應用於免疫分析 284
8．6．3 結閤棒形納米粒子偏振特性的焦磷酸根檢測 286
8．6．4 熒光各嚮異性黏度探針 287
參考文獻 290

第9章 磷光光譜原理 291
9．1 磷光光物理基礎 291
9．1．1 分子單綫態和三綫態 291
9．1．2 三綫態布居的機製 293
9．1．3 磷光光物理過程 294
9．2 磷光量子産率和磷光壽命 295
9．2．1 磷光量子産率和磷光壽命的定義 295
9．2．2 磷光量子産率和磷光壽命的測量 296
9．3 磷光與分子結構和電子躍遷類型 299
9．3．1 電子躍遷類型對磷光的影響：埃爾-薩耶德選擇性規則 299
9．3．2 分子結構 301
9．3．3 能隙律 302
9．4 增強室溫磷光的途徑 305
9．4．1 自鏇-軌道耦閤作用 305
9．4．2 電子自鏇-核自鏇超精細耦閤 319
9．4．3 氘代作用 325
9．4．4 剛性化效應 326
9．4．5 聚集或晶化限製分子內鏇轉弛豫作用 328
9．4．6 軌道限域效應 329
9．4．7 金屬納米粒子/溶膠局域錶麵等離子體波耦閤定嚮磷光 332
9．5 三綫態研究方法 336
9．5．1 係間竄越速率常數的測定或估計 336
9．5．2 測定富勒烯三綫態 338
9．6 稀土離子和其他金屬離子的發光 340
9．6．1 稀土螯閤物的能量轉移及其發光現象 340
9．6．2 其他金屬離子的發光機理及發光壽命 345
9．7 磷光測量實踐中的若乾問題 346
9．7．1 磷光和熒光之間競爭關係 346
9．7．2 熒光和磷光的識彆以及同時檢測 347
9．7．3 重原子微擾劑的量 349
參考文獻 349

第10章 發光納點及化學傳感機理 355
10．1 納點的熒光/磷光的起源 355
10．1．1 無機半導體量子點 355
10．1．2 金屬離子摻雜的無機半導體量子點 357
10．1．3 金屬納米粒子和金屬團簇 360
10．1．4 碳點和石墨烯點 362
10．1．5 矽點和金剛石納米粒子 368
10．2 量子點和其他納點發光猝滅或增強的一般途徑 371
10．2．1 電子或空穴的俘獲 371
10．2．2 量子點錶麵組成及形態的變化對其發光的猝滅或增強 371
10．2．3 順磁效應或電子自鏇交換猝滅 372
10．2．4 化學傳感機理舉例 372
10．2．5 偶極-偶極相互作用引起的熒光猝滅 378
10．2．6 親金/親金屬作用 378
10．3 問題與策略 380
參考文獻 380

第11章 光散射現象和共振瑞利散射光譜分析 389
11．1 光散射和共振光散射 389
11．2 共振瑞利光散射的條件和共振瑞利光散射光譜的獲得 391
11．3 瑞利和拉曼散射光對熒光測量的影響 392
11．4 共振瑞利光散射光譜在分析化學中的應用 394
11．4．1 核酸-卟啉相互作用的共振瑞利光散射現象 394
11．4．2 定量共振瑞利散射光譜分析 396
11．4．3 基於量子點和其他納米材料共振光散射的分析應用 397
11．4．4 離子締閤物散射光譜及其應用 402
11．4．5 共振瑞利散射光譜用於碳納米管的結構錶徵 405
參考文獻 408

第12章 拉曼光譜分析原理和應用 410
12．1 拉曼光譜基本原理 410
12．1．1 拉曼光譜産生的條件：拉曼活性 410
12．1．2 拉曼光譜和紅外光譜選律的比較 414
12．1．3 拉曼光譜中的同位素效應 415
12．1．4 拉曼光譜的特徵參量：拉曼頻移 416
12．1．5 拉曼散射與紅外吸收的互補性 416
12．1．6 拉曼光譜的識譜 418
12．2 拉曼光譜的偏振和退偏 419
12．3 拉曼光譜新技術與新方法 419
12．3．1 激光共振拉曼效應 419
12．3．2 錶麵增強拉曼光譜 420
12．3．3 顯微共焦拉曼光譜 421
12．3．4 受激拉曼散射和相乾反斯托剋斯拉曼散射顯微技術 422
12．3．5 時間分辨振動光譜 423
12．4 拉曼光譜的典型應用 423
12．4．1 化學結構鑒定 423
12．4．2 幾種炭材料的錶徵 424
12．4．3 生物醫學分析 428
12．4．4 文物鑒定和保護 431
12．4．5 寶石鑒定和鑒彆 434
12．4．6 鹵鍵非共價相互作用的輔助錶徵 434
12．5 拉曼光譜的定量分析 440
參考文獻 444
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