[공학기술]fluorescence spectrometer

목차

1. 형광 및 인광의 이해
2. 계간전이(ISC)란?
3. UV spectroscopy와 fluorescence
spectroscopy기기의 구조적 차이점
4. 형광과 인광에 영향을 주는 변수
5. CdSe나노입자 그리고 Au colloid의 특성 및 응용분야
6. SPM에 대한 간략한 소개
7. Emission과 Excitation의 차이점
참고문헌

본문내용

그 끝에 원자 몇 개만 있게 한 탐침 (STM TIP) 을 원자 한 두개크기 정도의 거리 이내로 접근시키고 양단간에 약간의 전압을 걸면 터널링 현상에 의한 전류가 발생한다. STM은 바로 이러한 도전성 팁과 샘플사이의 터널링 전류가 이들 사이의 거리와 지수적인 관계, 즉 I∼Ve-cd 이라는 사실에 원리의 근거를 둔다. 여기서 I=터널링전류, V=팁과 샘플간의 전압편차, C=상수, d=팁과 샘플의 떨어진 거리이다. 팁이 샘플표면을 주사할 때 팁은 다른 높이의 샘플 형상을 만나는데 이러한 다른 형상이 터널링 전류에 지수 적인 변화를 주면 아래 그림과 같이 귀환회로에 의해 이 높이의 변화는 초기에 설정한 전류값 초기에 설정한(팁과 샘플의 떨어진 거리)에 도달될 때까지 각(x, y) 데이터 지점에서 스캐너를 수직방향으로 움직여 일정한 터널링 전류가 되게 하면서 각(x, y) 데이터 지점에서의 스캐너의 수직위치를 컴퓨터에 저장하여 샘플표면의 삼차원영상을 얻는 원리인데 이 기술의 적용은 도체나 반도체에 제한된다. 이러한 샘플의 제한을 극복하기 위해 AFM(Atomic Force MicroScope :원자 힘 현미경)을 개발하여 부도체인 시료를 볼 수 있게 하여 원자현미경을 고분자, 생명공학 및 광학등 거의 모든 분야에서 사용할 수 있게 하였다.
(B) ATM (Scanning Force MicroScope)의 원리
"AFM"에서는 STM과는 달리 텅스텐 또는 백금으로된 탐침대신 나노기술로 제조된 프로브를 사용하는데 이 프로브는 프로브의 모판(substrate) 끝에 아주 미세한 힘(나노뉴톤)에서 쉽게 휘어지는 판형 스프링(cantilever) 끝에 원자 몇 개 정도의 크기로 끝이 가공된 탐침(tip)을 붙였다. 이 프로브 탐침의 끝을 샘플 표면에 근접시키면 아래그림 과같이 끌어당기는 또는 밀어 내는 여러 가지 힘(힘의 특성은 아래의 표 참고)이 샘플표면의 원자와 탐침끝의 원자사이에 작용하는데 이 힘에 의해 캔티레버의 휨이 발생하고 이 힘이 일정하게 유지되도록 하면서 귀환회로에 의해 정밀 제어 하면서 각 지점(x, y)에서 스캐너의 수직위치를 저장하여 샘플표면의 삼차원 영상을 얻을 수 있는 원리로서 아래와 같은 몇 가지 다른 모드가 있다.
그림13 STM과 AFM 과정 모식도.
Emission과 Excitation의 차이점
Excitation시키기 위해 사용되는 광원의 에너지는 전자가 흡수하여 그에 해당된 높은 energy level에 올라가지만 에너지의 일부가 vibrational energy나 heat energy등으로 분산되므로 에너지의 일부가 손실되어 실질적으로 발생되는 형광은 excitation light보다는 낮은 에너지를 갖는 긴 wavelength를 가진다. 형광은 긴 파장에서의 빛의 emission에 의해 주어진 파장의 빛의 흡수에 있어서 일어나는 현상이다.
Emission (발광) - 빛을 받아 들뜬 상태로 에너지준위가 올라간 후 형광 또는 인광의 형태로 빛을 발산하면서 에너지준위를 낮은 상태 혹은 바닥상태로 만드는 것.
어떤 입자를 들뜨게 하는 방법에는 여러 가지가 있다. 그것은 입자를 전자 또는 기타의 기본입자로 충격을 주는 법, 높은 전위의 교류 스파크에 노출시키는 법, 아아크 또는 불꽃에 의해 열처리시키거나 전자기 복사선을 흡수시키는 방법 등이다. 이렇게 하여 들뜬입자는 아주 짧은 시간이 지난 후에 낮은 에너지 준위 또는 바닥상태로 되돌아 갈 때 보통 복사선을 발광한다. 들뜬입자가 복사선을 방광할 때 기체상태 처럼 서로 잘 분리되어 있는 경우에는 복사입자는 독립체로 행동하여 비교적 몇 개의 특수한 파장을 갖는 복사선을 발광하여 보통 불연속적인 선 스펙트럼을 얻는다. 한편, 띠 스펙트럼은 넓은 범위내의 모든 파장이 나타나거나 각 파장이 매우 조밀하게 나타나므로 보통의 방법으로는 분해되지 않는 경우를 말한다. 이와 같은 띠 스펙트럼(연속 스펙트럼)은 원자가 서로 조밀하게 충진되어 있어 독립된 행동을 할 수 없는 고체나 액체일 때 또는 수많은 에너지 상태를 조밀하게 가지고 있는 복잡한 분자 등이 들뜨는 경우에 생긴다. EL 스펙트럼은 비양자화된 운동에너지를 갖는 입자가 에너지 변화를 할 때에도 나타난다. 연속 스펙트럼은 분광광도법 분석에서 시료물질에 복사선을 작용시킬 때 많이 이용되고, 선 스펙트럼은 이것을 측정하여 발광 화학종이 확인과 정량할 때 보통 이용된다.
Excitation (여기) - 바닥상태 혹은 낮은 에너지준위 상태에서 외부의 빛을 받아 에너지준위가 올라가 들뜬상태로 변하는 것.
원자 또는 이온과 같은 화학종이 복사선을 흡수할 때 에너지준위는 증가하며, 이것을 물질이 들뜬상태로 되었다고 한다. 만약 물질이 광자를 방출하면 에너지는 낮아지고, 물질의 가장 낮은 에너지 상태를 바닥상태라 한다. 모든 화학종은 일정한 수의 불연속적으로 양자화된 에너지 준위를 갖는다. 복사선의 흡수가 일어나려면 들뜨게 하는 광자의 에너지가 흡수하는 화학종의 바닥상태와 들뜬상태 사이의 에너지 차와 정확하게 일치되어야 한다. 이 에너지 차는 화학종에 따른 특유한 값이므로 흡수된 복사선의 주파수를 조사해보면 시료의 성분을 알아낼 수 있는 근거가 된다.
참고문헌
http://blog.naver.com/pilest?Redirect=Log&logNo=100004960265
분석화학기기분석, 신광문화사, 최재성 공저, 2003년, pp193-237.
분석화학 8th, 자유아카데미, 분석화학교재연구회, 2004년, pp881-892.
Fluorescence spectrometer
형광 및 인광의 원리를 이해하고, CdSe 나노입자 및 Au Colloid의 특성과 응용 그리고 SPM에 대해 알아본다.
- 형광 및 인광의 이해
- 계간전이(ISC)란?
- UV spectroscopy와 fluorescence spectroscopy기기의 구조적 차이점
- 형광과 인광에 영향을 주는 변수
- CdSe나노입자 그리고 Au colloid의 특성 및 응
- SPM에 대한 간략한 소개용분야
- Emission과 Excitation의 차이점
생명분자공학부
응용화학과
200421887
허지호

키워드

형광,   fluoresence,   fluorescent,   spectrometer,   인광