Los materiales fotoluminiscentes, los podemos desglosar en: Fluorescentes, fosforescentes y electroluminiscentes.
Fluorescentes: son aquellos que emiten luz durante nanosegundos al ser excitados sus electrones a un estado superior de energía exponiéndolos a radiaciones del tipo ultravioleta, rayos catódicos o rayos X. Las radiaciones absorbidas (invisibles al ojo humano), son transformadas en luz visible, o sea, de una longitud de onda mayor a la incidente. Su efecto cesa tan pronto como desaparece la fuente de excitación.
Fosforescentes: son aquellos materiales capaces de emitir luz después de haber sido excitados mediante luz (natural o artificial). Su emisión de luz continúa después de que la fuentes de excitación ha sido cesada. Esto último es lo que los diferencia de los fluorescentes.
Electroluminiscentes: son los materiales que al ser estimulados mediante electricidad responden produciendo luces de diferentes colores. Su emisión de luz no conlleva producción de calor.
¿Qué es la fluorescencia?
La luminiscencia se llama fluorescencia cuando el tiempo para que la intensidad inicial de emisión decaiga de su valor original a 1/e (donde “e” es la carga del electrón) es del orden de 10-3sg o menor. Este fenómeno solo tiene lugar mientras dura la excitación, y se extingue muy rápidamente al cesar ésta.
La fluorescencia fue observada por primera vez por G. G. Stokes en el fluoruro de calcio, a lo cual se debe su nombre. Si mediante un prisma se forma un espectro solar y se desplaza a través del mismo un tubo que contenga una disolución de sulfato de quinina, todas las rayas del espectro, excepto las violetas, atraviesan la disolución; en cambio, al llegar a la luz violeta aparece un resplandor azulado en la disolución, el cual no cesa hasta que se haya atravesado dicha raya del espectro. En 1852 Stokes dedujo que ya que este fenómeno consiste en un aumento de la longitud de onda de los rayos incidentes cuya banda de frecuencia es en toda su amplitud, o en su mayor parte, más elevada que la banda de emisión (ley de Stokes).
La fluorescencia de resonancia representa el caso más sencillo: consiste en la absorción, por los átomos de la sustancia, de parte de la radiación incidente, seguida por la emisión en todas direcciones de luz monocromática de longitud de onda igual a la de la primera raya de su espectro de absorción. La interpretación del fenómeno es la siguiente: la onda luminosa excita el átomo y ésta pasa del estado fundamental al primer estado excitado absorbiendo parte de su energía; cuando el átomo vuelve al estado fundamental emite una radiación de energía igual a la que antes captó. El tiempo durante el cual se mantiene la emisión secundaria de luz una vez suprimida la radiación primaria se denomina tiempo de desvanecimiento es del orden de 10-8sg, como máximo.
La luminiscencia se llama fluorescencia cuando el tiempo para que la intensidad inicial de emisión decaiga de su valor original a 1/e (donde “e” es la carga del electrón) es del orden de 10-3sg o menor. Este fenómeno solo tiene lugar mientras dura la excitación, y se extingue muy rápidamente al cesar ésta.
La fluorescencia fue observada por primera vez por G. G. Stokes en el fluoruro de calcio, a lo cual se debe su nombre. Si mediante un prisma se forma un espectro solar y se desplaza a través del mismo un tubo que contenga una disolución de sulfato de quinina, todas las rayas del espectro, excepto las violetas, atraviesan la disolución; en cambio, al llegar a la luz violeta aparece un resplandor azulado en la disolución, el cual no cesa hasta que se haya atravesado dicha raya del espectro. En 1852 Stokes dedujo que ya que este fenómeno consiste en un aumento de la longitud de onda de los rayos incidentes cuya banda de frecuencia es en toda su amplitud, o en su mayor parte, más elevada que la banda de emisión (ley de Stokes).
La fluorescencia de resonancia representa el caso más sencillo: consiste en la absorción, por los átomos de la sustancia, de parte de la radiación incidente, seguida por la emisión en todas direcciones de luz monocromática de longitud de onda igual a la de la primera raya de su espectro de absorción. La interpretación del fenómeno es la siguiente: la onda luminosa excita el átomo y ésta pasa del estado fundamental al primer estado excitado absorbiendo parte de su energía; cuando el átomo vuelve al estado fundamental emite una radiación de energía igual a la que antes captó. El tiempo durante el cual se mantiene la emisión secundaria de luz una vez suprimida la radiación primaria se denomina tiempo de desvanecimiento es del orden de 10-8sg, como máximo.
DIFERENCIAS ENTRE FLUORESCENCIA Y FOSFORESCENCIA. Los materiales fluorescentes emiten luz durante nanosegundos al ser excitados sus electrones a un estado superior de energía. Es decir que necesitan de iluminación para incrementar la energía y generar colores altamente llamativos (pinturas de marcación de carreteras en construcción, demarcaciones y algunas tintas de rotuladores y pinturas). Por lo tanto, los fluorescentes, necesitan una fuente continua de excitación.
Los pigmentos fosforescentes pueden absorber y almacenar energía lumínica cuando son expuestos a cualquier fuente de luz convencional (luz diurna ó luz eléctrica) y la emiten en la oscuridad durante largos periodos de tiempo (más de 12 horas). Es decir, se cargan en unos minutos y sus efectos duran horas. Su proceso de carga-descarga es completamente reversible, por lo que se pueden recargar tantas veces como se quiera. Emiten la luz sin ningún tipo de intervención humana, mecánica ó eléctrica. Es precisamente este automatismo en su activación lo que les hace útil en situaciones de emergencia.
FACTORES QUE AFECTAN A LA FLUORESCENCIA.
La intensidad de fluorescencia es afectada por los siguientes factores:
1. Estructura: La fluorescencia se presenta más comúnmente y en forma más intensa con compuestos que tienen grupos funcionales aromáticos con bajas energías de transición p®p*. Compuestos que tienen estructuras de carbonilos alifáticos y alicíclicos o de dobles enlaces cojugados con un alto grado de estabilidad de resonancia también pueden presentar fluorescencia, pero el número de estos es relativamente pequeño comparado con el número de sistemas aromáticos fluorescentes.
La sustitución de grupo funcional en el anillo de benceno cambia la longitud de onda de máxima absorción con un cambio correspondiente en la posición e intensidad de la línea de emisión de fluorescencia.
2. Temperatura y naturaleza del solvente: El efecto de un aumento en la temperatura incrementa el número de choques moleculares, por lo que la desactivación tiende a efectuarse a través de procesos no radiativos y por lo tanto se inhibe la fluorescencia.
La viscosidad del solvente tiene efectos similares, a mayor viscosidad menor número de choques moleculares y mayor intensidad de fluorescencia.
La polaridad del solvente también tiene influencia en la fluorescencia, debido al efecto hipsocrómico y batocrómico que el solvente ejerce sobre el compuesto.
3. Efecto del pH: Debido a las diferentes formas químicas que son posibles de existir a diferentes condiciones de pH, la intensidad de fluorescencia también es afectado por este factor. Ejemplo: el fenol y el ión fenolato tienen diferentes propiedades fluorescentes, por lo que si las condiciones son de pH básico la especie estará en el equilibrio químico en la forma del fenol y/o ion fenolato, afectando así la intensidad de fluorescencia.
4. Efecto del oxígeno disuelto: Debido al paramagnetismo de la molécula de oxígeno, esta tiende a desactivar cualesquier estado activado por oxidación fotoquímica de la especie fotoluminiscente, provoca cruzamiento intersistemas y conversiones de las moléculas excitadas al estado triplete .por lo que es deseable que el oxígeno no se encuentra presente en solución o su concentración sea mínima.
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