Fluoreszenzspektroskopie

Fluoreszenzspektroskopie ist eine analytische Methode zur Untersuchung der Fluoreszenz von Proben. Dabei werden fluorophile Moleküle durch elektromagnetische Strahlung angeregt und geben einen Teil der aufgenommene Energie als Licht wieder ab. Typischerweise erfolgt der Übergang vom angeregten singuletten Zustand S1 in den Grundzustand S0, wobei die Emission bei längerwelligen Wellenlängen auftritt als die Anregung. Diese Stokes-Verschiebung ermöglicht eine klare Zuordnung von Emission und Anregung.

Messgröße ist das von der Probe abgegebene Fluoreszenzsignal. Emissions- oder Anregungsspektren liefern Informationen über die Spezies, deren Umwelt und Wechselwirkungen. Wichtige Größen sind die Quantenausbeute (Effizienz der Lichtemission) und die Fluoreszenzlebensdauer, die Rückschlüsse auf Umgebungsfaktoren wie Bindungen, Quenching oder Lösungsmittel geben. Steady-state-Messungen erfassen Emissionen bei festgelegten Anregungswerten; zeitaufgelöste Messungen liefern Informationen über die Lebensdauer der Anregung und ermöglichen so Differenzierung zwischen dynamischem Quenching und statischer Querverbindung.

Instrumentell wird eine Probe in einer Küvette bestrahlt. Eine Lichtquelle (z. B. Deuterium- oder Xenonlampe, Laser) liefert die Anregung, ein Monochromator oder Filter selektiert die gewünschte Wellenlänge; der Emissionspfad führt zu einem Detektor, häufig einem Photomultiplier oder modernen Detektoren. Je nach Messung können Emissions- oder Anregungsspektren aufgenommen werden. Plate-Reader- oder Spektrofluorometer-Basismessungen sind gängige Varianten.

Anwendungsgebiete umfassen Biologie (Marker, Nukleinsäuren, Proteine), Medizin (Diagnostik mit Fluorophoren), Umweltanalytik und Materialwissenschaften. Einschränkungen sind Autofluoreszenz, Photobleaching, Streulicht und innere Filtereffekte, die sorgfältige Probenvorbereitung erfordern.