Luminescenza e sue categorie

Definizione e Classificazione della Luminescenza

La luminescenza è il fenomeno fisico per cui la materia emette luce non derivante dal calore, ma come risultato di vari tipi di eccitazioni energetiche. Le principali categorie di luminescenza includono: radioluminescenza, causata dall'assorbimento di radiazioni ionizzanti; chemiluminescenza, risultante da reazioni chimiche esotermiche; bioluminescenza, prodotta da reazioni biochimiche in organismi viventi; triboluminescenza, generata da sollecitazioni meccaniche; termoluminescenza, dovuta all'assorbimento di calore; e fotoluminescenza, che si verifica quando la materia assorbe fotoni e poi ne emette di nuovi. La fotoluminescenza si suddivide ulteriormente in fluorescenza e fosforescenza, a seconda della durata dell'emissione, e in emissione Raman, che implica uno scattering inelastico di fotoni.

Meccanismi della Fluorescenza e Fosforescenza Molecolare

La fluorescenza e la fosforescenza molecolare sono processi di emissione di luce che avvengono quando una molecola assorbe energia e passa da uno stato elettronico fondamentale a uno eccitato. Nella fluorescenza, l'emissione di luce avviene quasi istantaneamente dopo l'eccitazione e la luce emessa ha una lunghezza d'onda maggiore rispetto a quella assorbita. Questo fenomeno è sfruttato nella fluorimetria, una tecnica analitica che permette di identificare e quantificare sostanze fluorescenti. La fosforescenza, invece, si verifica quando la molecola eccitata passa a uno stato di tripletto con spin paralleli e ritorna allo stato fondamentale con un ritardo temporale, emettendo luce per un periodo prolungato. La fosforimetria utilizza questo fenomeno per scopi analitici simili alla fluorimetria.

Stati di Tripletto e Fosforescenza

Gli stati di tripletto sono configurazioni elettroniche in cui due elettroni presentano spin paralleli, a differenza dello stato di singoletto, dove gli spin sono antiparalleli. La conversione intersistema è il processo di transizione tra questi stati e può portare a un'emissione di luce chiamata fosforescenza. Questa emissione è caratterizzata da tempi di vita più lunghi rispetto alla fluorescenza e da una lunghezza d'onda generalmente maggiore rispetto alla luce assorbita. La fosforescenza è meno comune della fluorescenza a causa della minore probabilità di transizioni tra stati di tripletto e lo stato fondamentale. La fosforimetria sfrutta la fosforescenza per analizzare materiali che presentano questo tipo di emissione.

Fluorescenza Atomica e Sue Modalità

La fluorescenza atomica si manifesta quando un atomo assorbe energia sotto forma di fotoni e un elettrone passa a un livello energetico superiore. L'atomo può poi ritornare allo stato fondamentale attraverso diversi meccanismi di emissione. Nella fluorescenza di risonanza, l'atomo emette un fotone di energia uguale a quella assorbita. Nella fluorescenza normale, l'atomo perde parte dell'energia assorbita attraverso processi non radiativi prima di emettere un fotone. Infine, nella fluorescenza inversa, l'elettrone eccitato decade prima a un livello intermedio emettendo un fotone, e poi ritorna allo stato fondamentale senza ulteriore emissione di luce. Questi meccanismi sono essenziali per comprendere l'interazione tra atomi e luce e sono alla base di tecniche analitiche come la spettroscopia di fluorescenza atomica.