斯托克斯位移

罗丹明6G在~25 nm斯托克斯位移下的吸收光谱和发射光谱

斯托克斯位移是相同电子跃迁在吸收光谱和发射光谱(如荧光光谱和拉曼光谱)中谱峰位置之间的差值(单位为波长或频率)。^[1] 它以爱尔兰物理学家乔治·加布里埃尔·斯托克斯的名字命名。^[2]^[3]^[4]

当一个系统(无论是分子还是原子)吸收光子时，它获得能量并进入激发态。系统回到基态的一种方法是发射光子，从而损失能量(另一种方法是损失热能)。当发射光子的能量小于吸收光子的能量时，这种能量差就是斯托克斯位移。

斯托克斯位移是两个作用的结果:振动弛豫或耗散和溶剂重组。荧光基团具有偶极，被水分子包围。当荧光基团进入激发态时，它的偶极矩会改变，但是水分子不会相应调整得这么快。只有在振动弛豫之后，它们的偶极矩才会重新排列。

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1 反斯托克斯位移编辑

如果发射的光子有更多的能量，那么这个能量差被称为反斯托克斯位移；^[5] 这种额外的能量来自晶体冷却过程中晶格中热声子的耗散。掺杂氧硫化钆的氧硫化钇是一种常见的工业反斯托克斯颜料。该颜料在近红外区吸收光子，在可见光谱区发射。另一个反斯托克斯过程是光子上转换，该过程可通过上转换纳米粒子实现。

2 斯托克斯荧光编辑

斯托克斯荧光是吸收较短波长(较高频率或能量)光子的分子发射较长波长光子(较低频率或能量)。^[6] 对于每一个特定的分子结构，能量的吸收和辐射(发射)都是不同的。如果一种材料具有可见光范围内的直接带隙，照射在其上的光被吸收，从而将电子激发到更高的能量状态。电子保持激发态大约10^-8秒。根据样品的不同，该数值在几个数量级上变化，该时间称为样品的荧光寿命。在通过振动弛豫损失少量能量后，分子返回基态，并释放能量。

参考文献

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^Gispert, J. R. (2008). Coordination Chemistry. Wiley-VCH. p. 483. ISBN 3-527-31802-X..
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^Albani, J. R. (2004). Structure and Dynamics of Macromolecules: Absorption and Fluorescence Studies. Elsevier. p. 58. ISBN 0-444-51449-X..
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^Lakowicz, J. R. 1983. Principles of Fluorescence Spectroscopy, Plenum Press, New York. ISBN 0-387-31278-1..
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