Todo sobre la Espectroscopía de Fluorescencia: conceptos básicos, cómo funciona y sus aplicaciones prácticas en ciencia y tecnología.
Espectroscopía de Fluorescencia | Fundamentos y Aplicaciones
La espectroscopía de fluorescencia es una técnica analítica poderosa utilizada para estudiar la composición y las propiedades de diversas sustancias. Su fundamento se basa en la capacidad de algunas moléculas de absorber luz a una longitud de onda específica y luego emitir luz a una longitud de onda diferente.
Fundamentos de la Espectroscopía de Fluorescencia
Para entender la espectroscopía de fluorescencia, primero es esencial comprender dos conceptos básicos: la absorción y la emisión de luz.
Absorción de Luz
Cuando una molécula absorbe luz, los fotones de la luz incidente excitan los electrones de la molécula, elevándolos a un estado energético superior. Esta transición ocurre a una longitud de onda específica que corresponde a la energía necesaria para que el electrón pase de su estado fundamental a un estado excitado.
La relación entre la energía (\( E \)) del fotón y la longitud de onda (\( \lambda \)) está dada por la ecuación de Planck:
\[ E = \frac{hc}{\lambda} \]
donde:
Emisión de Luz (Fluorescencia)
Después de un breve período en el estado excitado, la molécula retorna a su estado fundamental, emitiendo un fotón de luz en el proceso. La longitud de onda de esta luz emitida es generalmente más larga (y su energía menor) que la de la luz absorbida. Este fenómeno se conoce como fluorescencia.
El desplazamiento entre las longitudes de onda de absorción y emisión se denomina desplazamiento de Stokes. Este desplazamiento es crucial para la identificación de sustancias mediante técnicas espectroscópicas.
Teoría de la Fluorescencia
La teoría que sustenta la fluorescencia puede entenderse mejor mediante el diagrama de Jablonski, que describe los estados energéticos de una molécula y las transiciones entre estos estados:
En el diagrama de Jablonski, las transiciones radiativas (absorción y emisión de luz) y no radiativas (como las vibraciones internas de la molécula) están representadas por flechas.
Proceso de Fluorescencia
El proceso de fluorescencia puede desglosarse en los siguientes pasos:
El tiempo de vida promedio de la fluorescencia, que es el tiempo que permanece una molécula en el estado excitado antes de regresar al estado fundamental, es típicamente de nanosegundos.
Aplicaciones de la Espectroscopía de Fluorescencia
La espectroscopía de fluorescencia tiene múltiples aplicaciones en campos como la bioquímica, la biología molecular, la medicina y la ciencia de materiales. A continuación, describimos algunas de las aplicaciones más destacadas:
Estas aplicaciones se benefician de la alta sensibilidad y especificidad de la técnica, ya que incluso pequeñas cantidades de una sustancia pueden ser detectadas y analizadas.