Espectrofluorímetro com Esfera Integradora – Solução da Jasco para Medição de Rendimento Quântico Absoluto

Introdução

A fluorescência de uma molécula é influenciada por diferentes condições moleculares e ambientais, que não apenas determinam se ela emitirá radiação fluorescente, mas também impactam diretamente a intensidade dessa emissão.
A eficiência com que uma molécula fluoresce é expressa pelo seu rendimento quântico, definido como a razão entre o número de fótons emitidos e o número de fótons absorvidos por uma amostra.

Existem dois métodos principais para a determinação do rendimento quântico de fluorescência:

• Método absoluto: calcula diretamente o rendimento quântico ao coletar toda a radiação fluorescente emitida pela amostra com o uso de uma esfera integradora.
• Método relativo: determina o rendimento quântico de uma amostra desconhecida comparando sua intensidade de fluorescência com a de uma amostra padrão de valor conhecido. Os resultados, nesse caso, dependem diretamente da precisão do valor atribuído à amostra de referência.

Com base nesse conceito, esta nota de aplicação apresenta a medição dos espectros de fluorescência de diferentes amostras, realizada com o espectrofluorímetro da série FP‑8000, acoplado à esfera integradora ILF‑835, ambos da Jasco. Os rendimentos quânticos foram determinados utilizando o método absoluto e comparados com valores descritos na literatura.

Experimental

Antes de calcular o rendimento quântico absoluto, o espectrofluorímetro precisa estar muito bem calibrado. Para isso, utilizou-se uma substância padrão (Rodamina B), uma placa difusora branca e uma fonte de luz calibrada para corrigir os espectros de excitação e emissão, garantindo que os resultados sejam confiáveis.

Para determinar o rendimento quântico absoluto de uma amostra fluorescente, utiliza-se uma esfera de integração, um dispositivo que permite medir toda a luz emitida pela amostra, sem perdas devido à direção da emissão.

Para medir a luz incidente usando a esfera de integração, um espectro é medido com o suporte de amostra vazio, como mostrado na Figura 1 (a). Em seguida, a amostra é colocada no suporte de amostra (Figura 1 (b)) e o espectro é medido. Os espectros tanto da luz incidente quanto da amostra são mostrados na Figura 2. O pico de fótons incidentes (S₀) aparece no espectro de excitação, ilustrado em azul, enquanto os picos de excitação e emissão indicam, respectivamente, o número de fótons não absorvidos (S₁) e emitidos (S₂) pela amostra.

Três soluções foram analisadas:

• Sulfato de quinina: 200 ppm em 1,0 M H₂SO₄;
• Fluoresceína: 15 ppm em NaOH aquoso 0,1 M;
• Triptofano: 200 mg/mL em água ultrapura

As condições para medições são descritas na Tabela 1:

Resultados

Os espectros de fluorescência do sulfato de quinina, da fluoresceína e do triptofano são apresentados na Figuras 3, 4 e 5 respectivamente.

A Tabela 2 apresenta os valores das áreas sob os picos máximos dos espectros mostrados nas Figuras 3 a 5.

Os rendimentos quânticos das três amostras foram calculados utilizando as seguintes equações:

Absorbância da amostra: (S₀–S₁)/S₀×100%

Rendimento quântico interno: S₂/(S₀-S₁)×100%

Rendimento quântico externo: S₂/S₀×100%

Os valores de rendimento quântico calculados a partir dos dados da Tabela 2 estão apresentados na Tabela 3.

Conclusão

Os rendimentos quânticos do sulfato de quinina, da fluoresceína e do triptofano foram calculados a partir dos espectros de fluorescência das amostras. Os resultados obtidos estão dentro da faixa dos valores publicados na literatura.

Para obter mais informações sobre todos os produtos e softwares utilizados neste estudo, faça o download da aplicação aqui:

O catálogo do Espectrofluorímetro Jasco, junto com seus acessórios, incluindo a Esfera Integradora usada neste estudo, está disponível para download aqui:

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