Phosphoreszenz: Dauer des Leuchten?
Mir wurde es bisher immer so erklärt, dass das Elektron, beziehungsweise das Molekül, durch eine "verbotene" Spinumkehr (ISC) in den Triplett-Zustand gelangt. Um aus diesem Zustand zurück in den Ausgangszustand zu gelangen ist erneut eine solche "verbotene" Spinumkehr nötig. Da dies "verboten", also sehr unwahrscheinlich, ist bleibt der Triplett-Zustand so lange erhalten. Woher kommt nun die lange Leuchtdauer bei der Phosphoreszenz? Denn der Übergang zurück in den Ausgangszustand dauert ja nicht mehrere Stunden, oder? Folglich müsste die Emission der Photonen ja während des Triplett-Zustandes erfolgen, allerdings wird hier doch noch gar keine Energie abgegeben? Hoffe mir kann das hier jemand erklären! :)
1 Antwort
Verwechsle nicht Zustände und Übergänge.
Wir haben typischerweise einen Singulett-Grundzustand und ein ISC, das ihn einigermaßen effizient mit dem angeregten Triplett verbindet. Wenn Du Licht einstrahlst, dann baut sich eine gewisse Population im Triplett auf; die entsteht aus einem Gleichgewicht zwischen Absorption, spontaner und induzierter Emission.
Wenn Du jetzt das Licht ausschaltest, dann stimmt das Gleichgewicht nicht mehr, und die Triplett-Population baut sich ab, wie auch immer. Wenn keine effizienten „dunklen“ Kanäle offenstehen, dann muß für jedes Molekül, das in den Singulett zurückfällt, ein Photon abgegeben werden. Die Dauer eines solchen Übergangs liegt im Atto- bis Femtosekundenbereich.
Allerdings ist die Dauer des Übergangs (also die Zeit, die die Wellenfunktion braucht um sich von |Trip> auf |Sing> zu wandeln) garantiert nicht dasselbe wie die Zeitkonstante des Triplett-Zerfalls. Wie lang der Triplett am Leben bleibt, ist im wesentlich unvoraussagbar und kann Mikrosekunden oder Jahrhunderte dauern. Auf jeden Fall zerfällt die Triplett-Population nach exp(-λt) oder einer Summe von mehreren solchen Termen.
Mit Population meine ich einfach, daß einige der Teilchen sich im Triplett-Zustand befinden (man sagt auch: Der Triplett wird populiert, so als ob die Teilchen auf eine leere Leitersprosse klettern).
Bei Bestrahlung kann ein typischerweise sehr kleiner Teil aller Teilchen auf den höhergelegenen Zustand gehoben werden. Aus thermodynamischen Gründen können es jedoch niemals mehr als 50% sein (die sogenannte „Populationsinversion“ funktioniert nur, wenn man das thermodynamische Gleichgewicht verläßt). Bereits 1% wäre eine sehr respektable Population wenn wir von sichtbaren Übergängen (eV-Bereich) reden.
Glücklicherweise sind unsere Augen sehr empfindlich. Wir können bereits eine Handvoll Photonen sehen; gleich viele Atome wären submikroskopischer Staub.
Erst mal Danke für die kompetente Antwort.
Könntest du mir noch kurz erklären was du mit dieser "Population" bezogen auf das Triplett genau meinst?