Unterschied Fluoreszenz - Phosphoreszenz

Unter Lumineszenz versteht man physikalisch-chemischen-Prozesse, in denen Licht freigesetzt wird. Wir haben uns mit den Lumineszenz-Phänomenen beschäftigt, in denen Elektronen aus einem angeregten Zustand zurückfallen und dabei die freiwerdende Energie in Form von Licht aussenden. Die Elektronen können mechanisch oder durch Lichteinfall (elektromagnetische Strahlung) in höhere Energiezustände angehoben werden.

Man unterscheidet zwischen Fluoreszenz, Phosphoreszenz, Biolumineszenz, Chemolumineszenz und der Tribolumineszenz.

Fluoreszenz:

Elektronen werden durch Licht auf ein höheres Energieniveau (Orbital) angehoben. Sie verharren dort nur wenige Nanosekunden (0,000.000.001: Milliardstelsek.) und fallen wieder auf ihr Grund-Energieniveau (Ausgangsorbital) zurück. Die dabei freiwerdende Energie geben sie in Form von Licht (Photonen) ab.

Angeregt wird das Elektron im höchsten besetzten Molekülorbital HOMO (S0). Von dort wird es in das niedrigste (noch) unbesetzte Molekülorbital LUMO (S1) angehoben (S= Singulett-Zustände). S1 und S0 werden als Grenzorbitale bezeichnet, da sich die Elektronen während eines Fluoreszenz-Prozesses zwischen diesen beiden Energiezuständen bewegen.

Das Elektron wandert dabei schwingend (Schwingungsniveaus) vom LUMO in das HOMO zurück.

Im Jablonski - Diagramm (in unserem Luminiszenz-Schrank, GRG-Erdgeschoss zwischen C- und D-Trakt) wird dieser Lumineszenz-Prozess veranschaulicht.

Phosphoreszenz:

Die Elektronen werden hier wie in der Fluoreszenz angeregt. Dabei gelangen sie in einen energetisch günstigeren Zustand (d.h. energetisch niedriger gelegen) in dem sie temporär „gefangen“ sind. Aus diesem niedrigen angeregten Zustand können sie nur langsam in den Grundzustand zurückfallen. Dadurch kann das sichtbare Leuchten bis zu mehrere Stunden anhalten.

Nach der Anregung der Elektronen ändert sich ihre Spinrichtung (Eigendrehimpuls). Dieser Vorgang wird intersystem crossing genannt. Hierbei gehen die angeregten Elektronen vom Singulett (S1) - in einen Triplett-Zustand (T1) über. Dies ist ein verbotener Zustand, denn die Spinrichtung des Elektrons hat sich geändert und sie muss sich nun erst wieder ändern, damit es in den Grundzustand (S0) zurückfallen kann (Spinauswahlregel). Die Verweildauer in dem Triplett-Zustand ist somit um einiges länger als das Verweilen in einem S1-Zustand während einer Fluoreszenz. Sie kann Millisekunden, Stunden oder Jahre betragen. Dieses Phänomen des Nachleuchtens nennt man Phosphoreszenz.

Biolumineszenz, Chemolumineszenz, Tribolumineszenz:

All diese Prozesse stellen Fluoreszenzphänomene dar, jedoch werden die Elektronen hier nicht durch Licht angeregt.

Biolumineszenz: chemische Reaktionen in Organismen z.B. Glühwürmchen
Chemolumineszenz: chemische Reaktionen im Allgemeinen (siehe Luminolversuch)
Tribolumineszenz: mechanische Einwirkung