deexcitatie

Deexcitatie is het proces waarbij een systeem in een aangeslagen energietoestand terugkeert naar een lagere energietoestand, waarbij energie vrijkomt. Dit fenomeen komt voor in verschillende takken van de natuurwetenschappen, zoals atoom- en molecuulfysica, scheikunde en materiaalkunde. De vrijgekomen energie kan in de vorm van elektromagnetische straling, trillingen (geluiden of warmte) of kinetische energie van de afgevuwde deeltjes worden afgegeven. Vaak verloopt de deexcitatie via tussenstappen, waarbij het systeem eerst naar een tussenliggende toestand gaat en daarna pas naar de grondtoestand.

Mechanismen van deexcitatie onderscheiden zich in radiatieve en niet-radiatieve routes. Radiatieve deexcitatie omvat emissie van fotonen en komt veel voor bij atomen en moleculen; binnen de chemie wordt dit vaak aangeduid als fluorescence of phosphorescence, afhankelijk van de betrokken toestanden en de tijdsduur. Niet-radiatieve deexcitatie gebeurt zonder fotonen, bijvoorbeeld door interne omzetting (overdracht van energie aan vibraties van de molecule of het omringende medium), vibratierelaxatie of quenching, waarbij de energie verdwijnt als warmte of via interactie met de omgeving.

Tijdschema’s variëren sterk: fluorescente processen duren meestal nanoseconden, terwijl phosphorescente processen lange lifetimes kunnen hebben, van microseconden tot seconden of langer. In kernfysica kan deexcitatie gepaard gaan met emissie van gamma-straling of interne conversie van nucleaire toestanden.

Toepassingen en belang: deexcitatie is centraler in spectroscopie, luminescente materialen, medische beeldvorming (fluorochromen en probes) en stralingsdetectie. Het begrip helpt bij het interpreteren van luminescentiekringen, energietransferprocessen en de interactie tussen materie en elektromagnetische straling.