Jablonski 다이어그램(Perrin‑Jablonski 다이어그램)이란 ? #1

 Jablonski  다이어그램(Perrin‑Jablonski  다이어그램)이란 ?

Jablonski 다이어그램은 분자의 들뜬 상태와 이들 사이에서 발생할 수 있는 복사 및 비방사 전이를 설명하기 위한 방법으로 형광 분광법에서  널리  사용되는 방법입니다.

Jablonski 다이어그램의 역사 

Jablonski 다이어그램은 형광 분광학의 아버지로  간주되는 폴란드 물리학자Aleksander Jaboński의 이름을 따서 부르게 되었습니다.

 그는 "형광 스펙트럼에 대한 여기광 파장의 영향에 대한 연구"로 박사 학위를 받았습니다.  그는 형광 스펙트럼이 여기광의 파장에 따라 독립적이라는 실험적 증거를 보였습니다. 형광 분광법에 대한 그의 가장 주목할만한 공헌 중 일부는 용액의 형광  편광 이론에 대한 이해를 발전 시켰다는 부분 입니다.  

이 다이어그램은 1926년 노벨 물리학상 수상자인 프랑스 물리학자 장 밥티스트  페랭(Jean  Baptist  Perrin)과 그 의 아들 프란시스 페랭(Francis  Perrin)이 다이어그램 개발에 중요한 공헌을 했기 때문에 페랭‑자블론스키 다이어그램이라 

고 부르는 것이 조금 더 정확합니다. 

 1920년대와 1930년대의 Jean  Perrin은 분자 사이의 공명 에너지 전달 개념을 도입 하고 열 활성화 지연 형광을 설명하는 이론을 개발했습니다  

 Francis Perrin은 그의 아버지보다 형광 이론의 발전에 더 많은 기여를 하였습니다. 퀜칭을 위한 활성 구 모델, 형광 양자 수율 과 형광 수명 사이의 관계 설정  그리고 형광 편광에 대한 이론을 기초 하였습니다.

 Jean Perrin은 빛의 흡수와 방출을 설명하기 위해 분자 에너지 준위 다이어그램을  사용한 최초의 사람일 가능성이 높으며,  그는  '준 안정 상태' 를  도입하여 열 활성화 지연 형광의 개념을 설명하는데 사용했습니다.

 이 모델과 다이어그램은 당시 Francis Perrin의 박사 학위 논문에서 더 자세히 설명했습니다 

 다이어그램 개발에 대한 Jaboński의 주요 기여는 준 안정 상태에서 바닥  상태로  다시 복사 전이 를 허용하여 더 긴 파장(인광)에서 발생하는 두 번째 방출 경로를  생성하는  것이었습니다. 

 최종  개발은 A.Terenin,  GN  Lewis 및 M. Kasha가 준 안정 상태가 사실상 삼중항  상태임을 확립한 작업이었습니다. 따라서 현대 사용되는 다이어그램으로 정확하게 수정된 Perrin‑Jablonski  다이어그램이 라고 할 수 있습니다. 

Jablonski  다이어그램을  해석하는  방법

  Jablonski 다이어그램은 분자가 광 여기 된 후에 발생할 수 있는 전이를 시각 화 하기 위한  강력한 도구입니다. 일반적인 Jablonski 다이어그램은 그림 2에 나와 있으며 다이어그램을  구성하는 주요 구성 요소와 전환을 아래에 설명하겠습니다.

<그림 2: 복사 및 비복사 전이를 보여주는 일반적인 Jablonski 다이어그램.>

에너지 준위는 검은색 가로선 으로 표시됩니다. 다이어그램의 세로축을 따라 에너지가 증가합니다. 굵은 선은 각 전자 상태의 가장 낮은 진동 수준을 나타내며 더  높은 진동 수준은 가는 선으로 표시됩니다. 진동 수준은 에너지가 증가하고 결국  연속체를 형성함에 따라 더 가깝게 간격을 둡니다. 명확하게 하기 위해 이러한 진동 수준의 하위 집합만 다이어그램에 표시됩니다.

전자 상태의 이름은 각 상태의 스핀 각 운동량 구성을 기반으로 합니다. 싱글렛 상태(총 스핀 각운동량 0)는 S로 표시되고 삼중항 상태(총 스핀 각운동량 1)는 T로  표시됩니다.

S0  는  분자의  단일항  바닥  상태입니다.

S1  은  첫  번째  여기  단일항  상태이고  Sn  은  n번째  여기  단일항  상태입니다 . 

T1  은  첫  번째  여기  삼중항  상태이고  Tn  은  n번째  여기  삼중항  상태입니다 .

컬러  화살표는  분자  상태  간에  에너지를  전달할  수  있는  다양한  전이를  나타내며  복사  및  비방사  전이로  나뉩니다.

복사 전이는 에너지 차이가 광자에 의해 방출되거나 흡수되는 두 분자 상태 사이의 전이 이며 직선 화살표로 Jablonski 다이어그램에 표시됩니다.

비복사 전이  는 광자의 흡수 또는 방출 없이 두 분자 상태 사이의 전이이며 파동 화살표로 Jablonski 다이어그램으로 표시됩니다.