definitie Flashcards
Radiation pressure
Radiation pressure is de druk die wordt uitgeoefend door elektromagnetische straling op een oppervlak of object wanneer deze ermee in wisselwerking staat. Wanneer licht of een andere vorm van elektromagnetische straling, zoals fotonen, op een oppervlak valt, wordt er impuls overgedragen aan het oppervlak. DIT BETEKEND DAT HET FOTON ZIJN MOMENTUM DOORGEEFT aan het oppervlakte (wanneer geabsorbeerd, gereflecteerd of verstrooid)
Deze impuls-overdracht resulteert in een kracht die wordt uitgeoefend op het oppervlak, wat resulteert in een druk die bekend staat als radiation pressure.
Het foto-elektrisch effect
Het foto-elektrisch effect= is een fenomeen waarbij elektronen worden uitgestoten uit een materiaal dat wordt blootgesteld aan elektromagnetische straling zoals licht.
Bij het foto-elektrisch effect treedt de interactie op tussen fotonen (lichtdeeltjes) en elektronen in het materiaal. Wanneer een foton met voldoende energie inwerkt op het oppervlak van het materiaal, kan het elektronen in het materiaal “uitslaan” of “uitstoten”. Het energieniveau van het foton moet hoger zijn dan de bindingsenergie van het elektron in het materiaal om het te kunnen ioniseren en te laten ontsnappen. Deze uitgestoten elektronen worden waargenomen door de detector ( waarneming is een potentiaal verschil).
optical trapping
Het is gebaseerd op het principe van stralingsdruk, waarbij fotonen van het laserlicht momentum overdragen aan de deeltjes en zo een kracht uitoefenen.
Bij optische trapping wordt een laserstraal scherp gefocust met behulp van een objectief, waardoor een klein gebied ontstaat met een hoge lichtintensiteit. Wanneer deeltjes zich in dit focusgebied bevinden, worden ze aangetrokken tot het gebied met de hoogste lichtintensiteit. Deze techniek maakt gebruik van de eigenschappen van de stralingsdruk, waarbij de deeltjes zich naar de regio met de hoogste intensiteit van het laserlicht bewegen
Stationaire toestanden
Stationaire toestanden: dit wilt zeggen dat de electronen in een rusttoestand zitten. Ze blijven dus stabiel, nemen geen energie op of afgeven. Men vermoed dat de ‘core’ positief geladen is en dat de electronen er rond zweven in een spirale beweging.
The ionization energy
verwijst naar de hoeveelheid energie die nodig is om een elektron volledig te verwijderen van een atoom of een positief geladen ion. Het is de energie die vereist is om een atoom in zijn meest neutrale toestand te ioniseren, dat wil zeggen om een elektron van het atoom volledig los te maken.
Wanneer een atoom of ion wordt blootgesteld aan voldoende energie, kan een elektron van het atoom worden geëxciteerd en kan het volledig worden verwijderd uit zijn elektronenschil.
statement van brogolie
statement van brogolie: Deze verklaring houdt in dat materie, zoals elektronen en andere deeltjes, zowel deeltjes- als golfachtige eigenschappen bezit.
Het belangrijkste statement van de Broglie-verklaring is dat elk deeltje met een impuls p een corresponderende golflengte heeft, die wordt geassocieerd met zijn beweging. Deze golflengte, lambda (λ), wordt de de Broglie-golflengte genoemd en kan worden berekend met behulp van de formule:
λ = h / p
waarbij h de constante van Planck is en p de impuls van het deeltje is.
extinction coefficient
extinction coefficient ( = optical density) = is een maat voor de absorptiecapaciteit van een stof voor elektromagnetische straling, zoals licht.
De extinctiecoëfficiënt is afhankelijk van verschillende factoren, waaronder de structuur van de stof, de aard van de elektronische overgangen die plaatsvinden en de golflengte van het licht dat wordt gebruikt
Dit kan gemeten worden door een spectrometer. Waarbij de oplossing in een cuvette wordt gestoken waarop een monochromatisch licht door stroomt met een intensiteit I0. Aan de andere kant staat een detector en de intensiteit I wordt waargenomen ( deze is kleiner dan instomend licht aangezien een deel van het licht wordt geabsorbeerd.
wet van Lambert beer
principe in spectroscopie dat de relatie beschrijft tussen de absorptie van licht en de concentratie van een stof in een oplossing.
De wet van Lambert-Beer stelt dat de absorptie van licht bij een bepaalde golflengte recht evenredig is met de concentratie van de absorberende stof en de weglengte van het licht door de oplossing. Het kan wiskundig worden weergegeven als:
A = εlc
Waar:
A is de absorptie
ε is het molaire absorptievermogen (ook bekend als de molaire extinctiecoëfficiënt)
l is de weglengte van het licht door de oplossing
c is de concentratie van de absorberende stof
Vibrational relaxation
Vibrationele relaxatie verwijst naar het proces waarbij een molecuul overtollige vibratie-energie overdraagt aan zijn omgeving, meestal door botsingen met andere moleculen of door het uitzenden van fotonen, en terugkeert naar een lagere vibratie-energie toestand.
internal conversion
“toegestane” iso-energetische overgang tussen twee elektronische toestanden met dezelfde spinmultipliciteit, meestal gevolgd door trillingsrelaxatie.
intersystem crossing
“verboden” iso-energetische overgang tussen twee elektronische toestanden met verschillende spinmultipliciteit, meestal gevolgd door trillingsrelaxatie.
van singlet state naar een triplet state.
fosforescentie
“verboden” spontane emissie van straling bij overgang tussen twee elektronische toestanden met verschillende spinmultipliciteit.
gaat van triplet state S=1 naar een singlet state S=0
Stokes shift
het fenomeen waarbij de golflengte van uitgezonden licht verschuift naar een langere golflengte in vergelijking met het geabsorbeerde licht. Met andere woorden, de uitgezonden lichtgolven hebben een lagere energie en langere golflengte dan de geabsorbeerde lichtgolven. Dit komt door vibration relaxation en solvent reorganisation.
- Vibration relaxation verwijs naar het geleidelijk verliezen van energie door botsingen met andere moleculen, hierdoor gaat de elektron naar een lagere vibratie-energiestaat wat resulteert in de emissie van langere golflengtes.
- Solvent reorganisation verwijst naar een verandering in de omgeving van een molecule ( zoals oplosmiddel). Wanneer een molecuul vibreert in een aangeslagen toestand, kan het de elektrische veldsterkte in zijn omgeving veranderen, waardoor het oplosmiddel zich herorganiseert. Deze herorganisatie van het oplosmiddel zorgt ook voor een verschuiving naar langere golflengtes (redshift).
Dit is belangrijk in de spectroscopie omdat je hier een duidelijk verschil kunt zien in exitatie en emissie licht.
quantum yield fluorescentie
De fluorescentiekwantumopbrengst is een maat voor de efficiëntie waarmee een molecule fluorescerend licht uitstraalt na absorptie van fotonen. Het geeft de verhouding weer tussen het aantal uitgezonden fluorescentiefotonen en het aantal geabsorbeerde fotonen.
inner filter effect
inner filter-effect: Het inner filter effect is een fenomeen dat optreedt wanneer de absorptie van licht door een stof in een monster de intensiteit van de fluorescentie beïnvloedt.
Het primaire inner filter effect treedt op wanneer de absorptie van het licht door een absorberende stof ( chromoforen) direct invloed heeft op de excitatie van de fluorescerende molecolen. De hoeveelheid beschikbare energie voor de excitatie van de fluorescerende moleculen verminderen waardoor er minder fluorescentie intensiteit wordt waargenomen. Licht valt in op de buitenkant van cuvet, al het licht wordt daar geabsorbeerd ( dit wordt niet gedetecteerd) en fluoroforen in het midden zullen minder exitatielicht hebben waardoor er minder emissie wordt waargenomen. Dit emissielicht wordt wel opgenomen door de detector.
Het secundaire inner filter effect verwijst naar de situatie ( te hoge conc aan fluoroforen) waarin emissielicht door een fluorofoor ook als exitatielicht dient voor een andere fluorofoor waardoor er meerdere stokes shifts zullen bestaan en dus langere golflengtes verkregen worden RED shift.
fluorescence lifetime
verwijst naar de gemiddelde tijd die een molecule in een aangeslagen toestand blijft voordat het terugvalt naar de grondtoestand en fluorescentie-emissie optreedt. Het is een kwantitatieve maatstaf voor de duur van het fluorescentieproces
Single photon timing (SPT) or Time-correlated single photon counting (TC-SPC):
verwijst naar een techniek waarbij de tijd van aankomst van individuele fotonen wordt gemeten met hoge precisie. Bij single photon timing wordt een detector gebruikt om individuele fotonen te detecteren en de tijdstippen van hun aankomst te registreren. De fotonen worden gemeten door TAC ( time to amplitude converter). Wanneer een foton wordt gedetecteerd, start de TAC en meet het de tijd tussen het foton en het stopsignaal (volgende puls). Deze gemeten tijd wordt omgezet in een analoge spanning, die kan worden gedigitaliseerd en verder verwerkt.
TRES
time resolved emission spectroscopy: is een techniek die wordt gebruikt om de tijdsafhankelijke eigenschappen van fluorescentie-emissie te bestuderen. Bij TRES wordt een monster geëxciteerd met een kortdurende lichtpuls, meestal een laserpuls. Vervolgens wordt de fluorescentie-emissie van het monster gemeten als functie van de tijd met behulp van een detector en een tijdsgevoelig detectiesysteem. Door de tijdresolutie van de meting kunnen verschillende processen en fenomenen worden onderzocht, zoals de fluorescentielevensduur, fluorescentiekinetiek, energie-overdracht, moleculaire relaxatie en interacties tussen moleculen
In TRES kan solventrelaxatie worden waargenomen als een verandering in de vorm en kinetiek van de tijdsopgeloste emissiespectra. De interactie tussen het geëxciteerde molecuul en het solvent kan leiden tot snelle of langzame relaxatieprocessen, afhankelijk van de eigenschappen van het solvent en het molecuul.
Excimeer
een excimeer is een molecuulcomplex dat ontstaat wanneer twee moleculen met verschillende elektronische toestanden dicht bij elkaar komen en een stabiele geassocieerde toestand vormen. Het is een HETERODIMEER waarbij tenminste 1 molecule in zijn elektronische geexiteerde statium zit. Het is dus een molecuulcomplex tussen 2 moleculen die niet zouden binden wanneer beide in het grondstadium bevinden. Lifetime van excimeren zijn meestal langer dan de monomeren (lifetime is tijd in excited state). Excimeren veroorzaken ook een redshift. Excimeren kunnen beide in een J-band of H-band zitten. ( bij de H is er denk ik meer vibrational relaxation dus grotere redshift) ( H-band brede piek en J-band een stijlere piek)
statische quenching
een niet-stralend energieoverdrachtsproces waarbij de fluorescentie-emissie van een fluorofore wordt gedempt door nabije quenchermoleculen, zonder dat er een chemische reactie plaatsvindt. ( bij hoge temperaturen -> minder efficiente quenching)
dynamische quenching
dynamische (= collisional quenching) = Bij dynamische quenching kan de quencher de geëxciteerde toestand van de fluorofore deactiveren door verschillende mechanismen, zoals elektronentransfer, protontransfer of energieoverdracht via resonantie. Hier wordt het emissielicht dus gedempt door een chemische reactie. Bij hogere temperaturen is deze efficienter en deze is afhankelijk van de concentratie quenchers dat toegevoegd wordt aan de oplossing.
triviale enegytransfer
Bij triviale energieoverdracht wordt de energie overgedragen van een energierijk deeltje naar een energiearm deeltje zonder dat er fotonen worden uitgezonden. In plaats daarvan wordt de energie overgedragen door middel van interacties tussen de deeltjes, zoals elektronische, vibrerende of roterende interacties. Deze interacties kunnen leiden tot energie-uitwisseling en het bereiken van een nieuw energieniveau voor het ontvangende deeltje.
FRET
FRET: FRET staat voor Fluorescence resonance energy transfer. Dit is het fenomeen waarbij 2 fluoroforen in de nabijheid van elkaar zijn en er energieoverdracht plaatsvindt van het ene fluorofor naar het andere. Het heeft een donor en acceptorfluorofoor (overlap van emissie spectra van donor met exitatie spectra van acceptor). Indien deze in de buurt komen zal er energie van donor naar acceptor gaan waardoor donor minder licht uitstoot en acceptor meer licht uitstoot. De FRET-efficiëntie kan worden gebruikt om informatie te verkrijgen over de afstand tussen de fluoroforen en hun dynamica in een systeem.
Dit werkt via dipol-dipol interactions waarbij GEEN electronen uitgewisseld worden
spectroscopie gebruikt om de levensduur en fluorescentie-intensiteit te bestuderen.
FRET belangrijke techniek in spectroscopie om informatie te verkrijgen over afstanden en interacties tussen moleculen ( geometrische informatie).
FRET kan gebruikt worden voor protein-protein interactie, conformational changes en proteolytische processen.
Dexter type energytransfer
de afstand van donor en acceptor moet nog dichter zijn ivm fret. ( niet afhankelijk van dipol dipol interactions.) -> elektronen uitwisselen tss molecule.
anisotropy
elektronen bewegen van ene energieniveau naar de andere in bepaalde richtingen zoals bv geconjugeerde dubbele bindingen (=absorptie overgang dipole moment). Hierdoor is er een voorkeursabsorptierichting. Indien je dus verticaal gepolariseerd exitatie licht op moleculen in oplossing stuurt. Dan kun je de oriëntatie bepalen van moleculen die een absorptierichting hebben die evenwijdig is aan de vector van het licht. ( zelfde voor emissie en daarom is emissie ook gepolariseerd: emissie overgang dipole moment)
de moleculaire informatie die verkregen wordt door anisotropy kan dus een meerwaarde geven in het voorspellen van de oriëntatie van een molecule en hun rotational freedom.
Enkel de moleculen die succesvol geexiteerd worden kunnen fluorescentie doen, na een tijdje geen polarisatie meer door browse beweging
limiting anisotropy
limiterende anisotropie: anisotropie is de term die de richtingsafhankelijkheid van de chemische omgeving in een atoomkern beschrijft. Normaal zijn de atoom kernen in een molecuul een isotrope omgeving ( atomen zijn willekeurig geen richtingsvoorkeur). Dus wanneer er een verticaal gepolariseert exitatielicht op het staal gestuurd wordt, is er een maximum van fluorescentie die mogelijk is namelijk de atomen die in een evenwijdige richting als het licht resoneren. ( dit kan in een isotrope omgeving niet hoger zijn dan 40%
Magic angle
= wanneer je verticaal gepolariseerd licht op een molecule stuurt dan wordt het horizontale deel niet gedetecteerd. Ter compensatie van horizontale deel meten van de magic angle.
circulair dichroïsme
Circulair dichroïsme (CD) spectroscopie meet verschillen in de absorptie van linkshandig gepolariseerd licht versus rechtshandig gepolariseerd licht die ontstaan als gevolg van structurele asymmetrie (=chiraliteit).
Circular Dichroism maakt gebruik van het verschil in absorptie van circulair gepolariseerd licht door chiraal actieve moleculen. Bij deze techniek wordt lineair gepolariseerd licht eerst door een polarisator gestuurd om circulair gepolariseerd licht te genereren, en vervolgens wordt het door het monster gestuurd. Het verstrooide licht wordt vervolgens gedetecteerd en geanalyseerd om de intensiteit te meten.
Het resulterende spectrum van Circular Dichroism toont pieken en dalen in intensiteit bij verschillende golflengtes van het licht, die worden geïnterpreteerd als karakteristieke signalen van de chiraliteit en de structuur van het monster.
Cotton-effect
of het brekingsindexeffect treedt op wanneer de oscillaties (trillingen) van elektronen in een stof in fase zijn met het invallende licht en worden versterkt door resonantie. Dit resulteert in een verschil in absorptie van licht met verschillende polarisaties (Circulair Dichroïsme), en in het midden van een absorptieband verandert de richting door dit verschil in links- en rechtsdraaiend licht ( wordt NUL) waardoor dit van richting verandert.
-> in het midden van de absorptieband vind enkel absorptie waardoor het circulair dichroisme nul wordt en van richting veranderd.
anti-stokes raman scattering
Anti-Stokes Raman scatterin: Een foton van hogere energie wordt geabsorbeerd, waardoor een foton wordt uitgezonden met een kortere golflengte, wat resulteert in een anti-Stokes-verschuiving. Dit verschijnsel treedt op wanneer een molecuul een zeer snelle vibratie of rotatie ondergaat en energie van het omringende medium absorbeert.
resonante Raman-scattering
resonante Raman-scattering: treedt op wanneer het invallende licht in resonantie komt met de elektronische overgangen in het monster, wat resulteert in een versterking van de Raman-signalen. wat de studie van chemische verbindingen in lage concentraties mogelijk maakt. (Het resonante effect kan optreden wanneer het monster een kleurstofmolecuul of een chromofoor bevat dat elektronische overgangen vertoont in het bereik van het invallende licht)
selectie regels infrared
selectie regels IR-spectroscopie: voordat het molecule Infra red radiatie zal absorberen, moet dit molecule een verandering in dipool moment ondergaan door een vibratie verandering. (dipool moment is maat van elektronegativiteit).
FTIR
FTIR staat voor Fourier-transform infraroodspectroscopie. Het is een analytische techniek die gebruikt wordt om de interactie van infraroodlicht met een monster te bestuderen. Het maakt gebruik van specifieke absorptiepatronen van infraroodlicht om informatie te verkrijgen over de functionele groepen en chemische bindingen in het monster.
Door het meten van de intensiteit en golflengte van het geabsorbeerde infraroodlicht, kunnen karakteristieke spectra worden verkregen die informatie geven over de functionele groepen en chemische bindingen in het monster.
selectieregels Raman
selectieregels Raman: Verandering in polariseerbaarheid: Er moet een verandering in polariseerbaarheid van het molecuul plaatsvinden tijdens de trillingsbeweging. Dit kan optreden wanneer de symmetrie van het molecuul wordt verstoord, bijvoorbeeld door stretching (rekken) of bending (buigen) van chemische bindingen.
fotoselectie
alle moleculen die evenwijdig liggen met het verticaal gepolariseerd exitatielicht zullen dit licht kunnen absorberen (= absorptie overgang dipole moment) en dus emissielicht uitsturen waardoor er fluorescentie mogelijk is. NA een periode is er geen fluorescentie meer doordat moleculen terug naar een isotrope verdeling gaan door browse bewegingen (=verwijst naar de willekeurige beweging van deeltjes of moleculen die resulteert in een gelijkmatige verdeling in alle richtingen)
Fotoselectie wijst erop dat enkel de atomen die evenwijdig trillen met het invallend verticaal gepolariseerd licht het exitatielicht zullen absorberen en dus aan fluoroscentie doen.
perrin-vergelijking
perrin-vergelijking: het is een wiskundige formule die wordt gebruikt om een rotatiedifussiecoëfficiënt van een deeltje te berekenen. ( voor de rotatie van een sferisch deeltje in een vloeistof)
D_R = (k * T) / (6 * π * η * r)
waarbij:
D_R de rotatiediffusiecoëfficiënt is, een maat voor hoe snel het deeltje roteert,
K de Boltzmann-constante is,
T de temperatuur in Kelvin is,
η de viscositeit van de vloeistof is, en
r de straal van het deeltje is.
De perrin-vergelijking houd rekening met de effecten van de viscositeit van de vloeistof en de temperatuur op de rotatie van het deeltje. Het stelt de rotatiediffusiecoëficient recht evenredig met de temperatuur en omgekeerd evenredig met de viscositeit en de straal van het deeltje.
gebruikt om de rotatiedynamica van deeltjes in een vloeistof te bestuderen.
de Balmer-reeks
de Balmer-reeks is een reeks spectraallijnen die worden waargenomen in het zichtbare deel van het elektromagnetische spectrum wanneer waterstof geëxiteerd wordt.
De spectrale lijnen worden aangeduid met de termen H-alfa, H-beta, …. Deze komen overeen met overgangen van elektronen in het waterstofatoom van hogere energieniveaus’s naar het 2e energieniveau (n=2)
De balmer-formule kan gebruikt worden om de golflengtes te berekenen.
1/λ = R_H * (1/4 - 1/n^2)
Met R_H de rydberg-constante voor waterstof.
En n de energieniveaus.
Groot belang in de spectroscopie en legt de basis uit voor de ontwikkeling van energieniveaus in atomen.
Forster radius
De Förster-radius, ook wel bekend als de energie-overdrachtsstraal of de R0-waarde, is een begrip in de fysische chemie dat wordt gebruikt om de afstand te beschrijven waarover energie kan worden overgedragen tussen twee moleculen via niet-stralingsmechanismen, zoals fluorescentie-energieoverdracht (FRET).
Bij FRET vindt energieoverdracht plaats tussen een donorfluorochroommolecuul en een acceptorfluorochroommolecuul. De donor absorbeert fotonen en wordt in een aangeslagen toestand gebracht. Als het acceptormolecuul zich binnen een straal van de Förster-radius van de donor bevindt, kan er energieoverdracht plaatsvinden van de donor naar de acceptor. Dit gebeurt door middel van een niet-stralingsmechanisme waarbij de aangeslagen donor zijn energie overdraagt aan de acceptor.
