kwantumopbrengst

Kwantumopbrengst, in het Engels quantum yield, is een dimensielose maat die de efficiëntie van een fotofysisch of fotochemisch proces aangeeft. Het is de verhouding tussen het aantal gebeurtenissen van interesse (bijvoorbeeld fotonen die emissie ondergaan of moleculen die reageren) en het aantal geabsorbeerde fotonen.

Er bestaan verschillende soorten kwantumopbrengst. De fluorescence-kwantumopbrengst ΦF geeft aan welk deel van de geabsorbeerde fotonen resulteert in emissie door fluorescente afbraak. De phosphorescence-kwantumopbrengst ΦP geldt voor emissie vanuit triplettoestanden. Voor fotochemische processen wordt vaak ΦPC gebruikt als de fractie van geabsorbeerde fotonen die leiden tot de gewenste chemische producten in plaats van andere routes.

Berekening en meting gebeuren door Φ te definiëren als het aantal uitgestraalde fotonen gedeeld door het aantal geabsorbeerde fotonen. Absolute meting kan via een integrating sphere met een gekalibreerde lichtbron; relatieve methoden vergelijken met een referentie met bekende kwantumopbrengst. In de praktijk wordt emissie vaak integraal gemeten en vergeleken, met correcties voor absorptie en re-absorption.

Factoren die de waarde beïnvloeden zijn onder meer de excitatiewavelength, solvent en omgeving (quenchen, zuurstof), concentratie en concurrerende de-excitatiekanalen. De kwantumopbrengst ligt doorgaans tussen 0 en 1; waarden dichter bij 1 duiden op een efficiënte radiatieve afbraak en weinig non-radiatieve verliezen.

Toepassingen blijven wijdverspreid: ontwerp van luminende materialen en OLEDs, fotokatalyse, fotosensitisatoren en de evaluatie van fotofysische mechanismen in chemie en biologische systemen.