Quantumopbrengsten

Quantumopbrengsten, in het Engels vaak aangeduid als quantum yields, geven de efficiëntie weer waarmee geabsorbeerde fotonen leiden tot een bepaald eindresultaat in een molecuul- of materiaal systeem. In fotochemie en fotofysica is de quantumopbrengst gedefinieerd als de verhouding tussen het aantal gebeurtenissen van belangstelling en het aantal geabsorbeerde fotonen. Gebeurtenissen kunnen een fotonemissie (fluorescentie of fosforescentie), een chemische omzetting, of een gevormd reactief intermediair zijn.

Er worden verschillende typen quantumopbrengsten onderscheiden. Binnenkwantumopbrengst φ_int heeft betrekking op het aantal gewenste gebeurtenissen per geabsorbeerd foton, terwijl de externe quantumopbrengst φ_ext het aantal gewenste gebeurtenissen per geïncideerd foton is. De externe opbrengst houdt rekening met de hoeveelheid licht die daadwerkelijk door het monster wordt geabsorbeerd: φ_ext = η_abs × φ_int, waarbij η_abs de absorptie-efficiëntie is.

Voorkomende toepassingsgebieden zijn fluorimetrie en fosforescentie (waarfluorescente en fosforescerende quantumopbrengsten gemeten worden) en fotochemische reacties (waar de quantumopbrengst kan over 1 uitkomen bij ketenreacties). In zuivere fotofysische processen ligt φ doorgaans tussen 0 en 1; bij fotochemische ketenreacties kan φ > 1 voorkomen.

Metingen kunnen absolute of relatieve methoden omvatten. Absoluut wordt vaak gewerkt met integrerende bol of actinometrie, terwijl relatieve metingen vergelijking tegen een standaard gebruiken. Belangrijke bronnen van fout zijn onaangetaste absorptie, reabsorptie, quenching en veranderende omgeving.

Quantumopbrengsten zijn cruciaal bij de ontwerp en evaluatie van lichtgevende materialen, LEDs, zonnecellen, fotokatalytische systemen en sensoren, omdat zij direct de efficiëntie van fotogebonden processen bepalen.