[기기분석실험 A+] 다양한 화합물의 형광측정

Abstract
본 실험은 각 화합물의 발광도를 측정한 후, 형광수율을 이용하여 형광을 비교해보는 것이 목적이다. Rhodamine 6G, DCM, Indigo Carmine의 형광을 측정하였다.
형광 스펙트럼을 이용하여 면적을 계산해주었다. 계산한 면적을 비교하여 형광 세기를 분석해보았다. 형광 세기에 미치는 요인은 전이상태, 분자 구조, 분자의 경직성 등이 있다.
분자 구조왿� 경직성을 따져보았을 때, Indigo Carmine은 형광 세기가 낮아 형광이 발생하지 않았다. 형광이 발생하지 않아 형광 스펙트럼도 관측할 수 없었다. 반면, Rhodamine 6G는 벤젠 고리가 많은 구조로 큰 형광 세기를 갖고 있다. 실제로도 형광 스펙트럼 면적이 가장 큼을 확인할 수 있었다.

이론
발광이란 흡수한 빛의 파장을 변화시키지 않고 그대로 다시 방출하는 복사선을 말한다. 발광에는 형광과 인광이 있다. 형광과 인광의 차이는 바닥상태의 전자스핀과 단일항상태, 삼중항상태의 에너지 차이에서 발생한다.
원자의 전자배열은 바닥상태처럼 분자화합물의 전자들이 짝지어 있으면 단일항상태라 한다. 자유라디칼의 바닥상태처럼 1개만 있으면 이중항상태라 한다. 바닥 단일항상태의 전자들이 방향을 바꾸지 않고 들뜨면 들뜬 단일항상태이고, 들뜬 전자스핀 방향이 바뀌면 들뜬 삼중항상태라 한다. 이때 들뜬 삼중항상태는 이에 해당하는 들뜬 단일항상태보다 에너지가 낮다. 들뜬 단일항상태에서 다시 바닥 단일항상태로 되돌아올 때는 형광을 발생하고, 들뜬 삼중항상태에서 바닥 단일항상태로 되돌아올 때는 인광을 발생한다.
그림 3에서 알 수 있듯이, 진동이완에 의해 가장 낮은 들뜬 상태에 도달한 다음 형광을 발생하면서 바닥상태 중의 어떤 에너지 준위로 돌아온 다음 다시 진동이완한다. 이로 인해 형광 스펙트럼은 흡광 스펙트럼보다 더 장파장에서 관측할 수 있다. 이때 진동이완은 비복사전이로 빛이 나오지 않는다.