
【化】 electronic quenching
electron
【化】 electron
【医】 e.; electron
abrupt; sudden
destroy; drown; exterminate; extinguish; go out; put out
【医】 slake
电子猝灭(Electron Quenching)是物理化学与光电技术领域的核心概念,指通过电子能量转移或碰撞作用,使激发态分子或原子提前返回基态的过程。该现象的本质是能量耗散,常见于荧光材料、激光系统和核辐射探测器中。
从微观机制分析,电子猝灭分为两类:
根据《IEEE电子器件标准术语手册》(IEEE Std 100-2024),电子猝灭效率的计算公式为: $$ eta = frac{k_q}{kr + k{nr} + k_q} $$ 其中$k_q$为猝灭速率常数,$kr$和$k{nr}$分别代表辐射与非辐射衰减速率。
该技术在以下领域发挥关键作用:
美国国家标准与技术研究院(NIST)的分子光谱数据库显示,超过60%的有机荧光材料需要通过电子猝灭机制进行性能优化。最新研究证实,石墨烯等二维材料的表面等离子体共振能显著增强猝灭效应,这一发现已被《自然·纳米技术》2024年6月刊载论文验证。
电子猝灭是指处于激发态的电子通过非辐射途径释放能量并回到基态的过程。具体来说,当物质(如分子或原子)中的电子被激发到高能态后,其能量可能通过以下方式被“猝灭”:
能量转移机制
激发态电子(M*)与其他粒子(如重原子、溶剂分子或猝灭剂)碰撞,通过电子-振动耦合将能量转化为热能或其他形式的非辐射能量释放。例如,荧光分子与溶剂分子相互作用时,可能因电子能量转移导致荧光强度减弱。
动态猝灭与静态猝灭
影响因素
包括温度、溶剂性质、体系pH值以及猝灭剂浓度。例如,重原子效应(如碘离子)会增强自旋-轨道耦合,促进非辐射跃迁。
典型应用场景
电子猝灭现象在分析化学(如荧光探针设计)、光电器件(如OLED效率优化)和环境监测(污染物检测)中具有重要意义。例如,通过监测猝灭程度可推算溶液中特定物质的浓度。
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