Физикада болған ең ұлы төңкерiс ХХ ғасырдың бас кезiне дәл келедi. Тәжiрибеде байқалған жылудың сәуле шығару (қызған дененің электромагниттiк толқындар шығаруы) спектрлерiне энергияның үлестiрiлу заңдылықтарын түсiндiру мүмкiн болмады. Максвеллдiң сан рет тексерiлген электромагнетизм заңдарын заттың қысқа электромагниттiк толқындар шығару проблемасына қолданбақшы болғанда, кенет «қарсылық керсеттi». Бұл заңдардың антеннаның радиотолқындар шығаруын тамаша сипаттауы және өз кезінде электромагниттiк толқындардың барын осы зандар негiзiнде алдын ала айтуы таңқаларлық едi. Максвеллдiң қызған дене электромагниттiк толқындар шығару салдарынан үнемi энергия жұмсап шығындана отырып, абсолют нөлге дейiн салқындауы тиiс деген электродинамикасы мағынасыз тұжырым жасауға келтiрiлгендi. Классикалық теория бойынша зат пен толкын шығару арасында жылулық тепе-теңдiк болуы мүмкiн емес. Алайда күнделiктi тәжiрибеде шындығында мұндай ешнәрсе жоқ екенiн көрсетедi. Қызған дене озiнiң барлық энергиясын электромагниттiк толқын шығаруға жұмсайды. Теория мен тәжірибе арасындағы осы қарама- қайшылықтан шығудың жолын іздеу барысында неміс физигі Макс Планк атомдар электромагниттік энергияны Макс Планк жеке порциялармен – кванттармен шығарады деп болжаған.
Фотохимиялық реакциялар
Биологиялық маңызды молекулалардың жарық кванттарын жұтуынан бастап, ағза деңгейінде физиологиялық реакциямен аяқталатын процестерді –фотобиологиялық процестер деп атайды .
Оған:
- Фотосинтез-Күн сәулесі әсер еткен кездегі органикалық молекуланың синтезі.
- Фототропизм-өсімдіктердің жапырақтарынан немесе сабағынан жарыққа қарай бұрылуы .
- Фотаксис-организмнің қозғалысы, мысалы:бактериялардың жарыққа қарай жылжуы.
- Көру-жарық энергиясының көз торында нерв импульсының энергиясына түрленуі жатады.
Фотолюминесценцияда шыққан сәуленің толқын жұтылған сәуленің толқын ұзындығынан ұзын болады. Мысалы:газдарда,сұйықтарда әсер етуші жарық өшкен кезде суық жарық шығару да бірден тоқтайды. Төменгі температурадағы фотолиз әдісі-ақуыздағы алғашқы фотохимиялық процестерді зерттеуге қолданылады. Соның нәтижесінде ароматты және күкіртті аминқышқылдарының механизмі анықталады.
Нуклеин қышқылдарына УК сәулесімен әсер еткенде жүретін реакцияның ішіндегі ең маңыздысы мыналар:
- Фотохимиялық тотығу
- Фотохимиялық сулану
- Фотодимеризация
Фотодимеризация дегеніміз-фотонның әсерінен екі заттың, негіздің арасында өтетін орнықты химиялық байланыс түзетін реакция(ди-қос,мер-өлшемі) немесе қос өлшемді реакция.
Суық жарық оны тудыратын энергия түріне байланысты:
- Хемолюминесценция
- Электролюминесценция
- Фотолюминесценция.
Электролюминесценция-электр заряды кезінде электр өрісінде қозғалған иондар мен электрондардың соқтығысуы нәтижесінде пайда болатын жарық. Хемолюминесценция-шіріген ағаштардың түбінде,сүйектердің жатқан жерінде ұзақ уақыт ішінде баяу өтетін тотығу реакциясы нәтижесінде пайда болады. Қызған денелер жарық шығару нәтижесінде олардың атомдары мен молекулаларының жылулық қозғалыстары жарық сәулесінің энергиясына айналады. Жылулық сәуле шығарумен қатар энергияның түрлену нәтижесінде суық жарық шығарады. Ол суық жарық люминесценция деп аталады. Импульсті радиализ әдісінде иондағыш радиация қолданылады. Бұл әдісте иондағыш сәуленің жұтылуы зерттелінеді. Заттың химиялық ортада жылдамдығы үлкен электрондарды тудырады. Соның нәтижесінде бастапқы өнімдер алынады.
Алғашқы фотохимиялық акт
Алғашқы фотохимиялық акт дегеніміз-молекуланың төменгі сигментті S,немесе қозған күйдегі триплетті Т, әсерлесуінен туындайтын процесс.
Алғашқы фотохимиялық реакцияның өнімін оқу
Фотохимиялық реакцмялардың бастапқы өнімдері өте тұрақсыз болып олар бастапқы күйіне қайтадан өтуі немесе тұрақты фотоөнім түріне өтуі мумкін бастапқы фотоөнімді анықтауға арналған әдістерді былай қарастыруға болады.
Импульсті фотолиз әдісі-қалыпты температурада ерітіндіде триплетті молекулалардың жойылуын тікелей бақылауға мүмкіншілік береді.
Фотобиологиялық процестер көп сатылы:
- Жарық квантының жұтылуы
- Молекулалар ішінде өзара энергиямен алмасу
- Қозған молекулалар арасында энергия тасымалдау
- Алғашқы фотохимиялық акт
- Қараңғылық реакциялар
- Биохимиялық реакциялар
Молекула кванты жұтқаннан кейін қоздырылған болады (активация). Молекулалардың дезактивациясы жоғарыда көрсетілген процестердің салдарынан жүреді, сол сияқты, бірінші синглетті және бірінші үш плетті деңгейден негізгіге ауысқанда жүреді (5, -> 50,Т{ -> 50). Бірінші ауысу флюоресценция құбылысы, екіншісі – фосфоресценция қүбылысы кезіңде көріне бастайды. Екеуін қосқандағы жалпы аты – люминисценция деп аталады. Барлық аса қыздырылған қатты және сұйық денелер үздіксіз спектрді береді, бұнда көріну обласында (күлгін жарықтан түсті жарыққа дейінгі) жеті негізгі түрлі – түсті жарықты бөліп алуға болады. Люминесценция заттың шамадан тыс сәулеленуі мен өз периодынан артық ұзақтыққа ие сәулеленуін айтады.
Анықтаманың бірінші бөлігі бірқалыпты жылулық сәулеленуді білдіреді. Люминесценция қалыпты жағдайда спектрдің көзге көрінетін және ультрафиолет аймағында өтеді. Бұл аймақтардағы жылу шығару жүз не мыңдаған градус температурада пайда болғанмен, люминесценция барлық температурада жүзеге асады. Сол себепті суық жарқырау деп аталады.
Бұл анықтамадағы ұзақтылық белгісін басқа да жырық шығару құбылыстарымен шатастырамау үшін С.И. Вавилов ұсынған. Мысалы, жарықтың шашырау құбылысы.
Люминесцияға электронды -қозушы молекулалар қатысады. Қозу түріне байланысты люминесценцияның бірнеше түрін ажыратады. Зарядталған бөліктер туындатқан люминесценция: иондармен- ионолюминесценция, электрондар- катодолюминесценция, яролық сәуле шығарумен- радиолюминесценция. Кристалдардың кейбір түрлерін бұзып,сындырғанда триболюминесценция туындайды. Электр өрісі электролюминесценцияны туындатады.Оның жиі кездесетін түрі газ зарядының жарқырауы. Экзотермиялық химиялық реакциясы бар реакцияны хемилюминесценция дейді. Дегенмен жарық шығаруда молекулалық спектрлер атомдық спектрлерге қарағанда әлдеқайда күрделілеу.
Люминесценттік микроскопия
Люминесценттік микроскопияның дамуының бірнеше кезеңдері жалпы люминесценттік микроскопияның дамуына байланысты болды.
Біріншіден, А. Келлердің люминесценттік микроскопты жасаудың принциптерінің мүмкін екендігін анықтауы.
Екіншіден, 1901жылы люминесценттік микроскоптың жасалып,оны орыс ботанигі М.С.Световтың өсімдік жасушаларында хлорофилдердің люминесценциясын зерттеуге қолдануы.
Үшіншіден,жасушаның белгілі бір құрылымдары мен таңдап қосылысқа түсетін флюрохромдардың ерітіндісін пайдалану. Хайгингер (1983-1935 жылы )
Төртіншіден,интерференциялық жарық айырғыш пластинканы микроскопта қолданып, микроскоптың обьективі арқылы өтетін жарықтың көмегімен люминесценцияны қоздыру әдісінің жасалуы.
Бесіншіден, иммунофлоресценция әдісін жетілдіріп, оны микробиология,иммунология және медикобиологиялық зерттеулер мен басқа да облыстарында кеңінен қолдану.
Люминесценттік микроскопия деп микроағзалардың, жасушалар мен тіндердің, оларға кіретін жеке құрылымдардың бірінші және екінші реттік люминесценциясын бақылауға арналған микорскопиялық әдісті айтады.
Люминесценсияның түсі немесе шығатын жарықтың толқын ұзындығы микроскопияда зерттелетін денеге химиялық құрылымы мен физико-химиялық жағдайына байланысты.Бірінші ретттік люминесценсия биологиялық белсенді заттарға, мысалы, аромат аминқышқылдарына, порфин,хлорофилл,кей витаминдерге А,В, кей антибиотиктер ге(тетрациклин) химия терапевттік заттарға (акрихин,реванол) тән.
Люминесценттік таңбалар мен сорғыларды медицинада қолдану
Препараттарды флюрохроммен өңдегенде акридтік қызғылт түсті рактың диагностикасында, миокард инфарктының ерте кезеңін анықтауда қолданылады. Родамин 6ның көмегімен өкпедегі сурфактты анықтайды.Ішкі ағзалардың амилоидозын анықтау үшін диофлавид қолданылады. Спитрттегі раморин ерітіндісінің көмегімен тіндегі кальцийді анықтайды. Корифосфин мен акридтік қызғылдты қышқыл мукополисахаридтерді анықтауда қолданады. Кофеин бес пен родаминді гликогенді анықтауға қолданады. Фосфин 3 Р липидтерді анықтауға қолданады.
Қорытынды
Молекула кванты жұтқаннан кейін қоздырылған болады (активация) Молекулалардың дезактивациясы жоғарыда көрсетілген процестердің салдарынан жүреді, сол сияқты, бірінші синглетті және бірінші үшплетті деңгейден негізгіге ауысқанда жүреді (5, -> 50,Т{ -> 50). Бірінші ауысу флюоресценция құбылысы, екіншісі – фосфоресценция құбылысы кезіңде көріне бастайды. Екеуін қосқандағы жалпы аты – люминисценция деп аталады. Электролюминесценция-электр заряды кезінде электр өрісінде қозғалған иондар мен электрондардың соқтығысуы нәтижесінде пайда болатын жарық. Хемолюминесценция-шіріген ағаштардың түбінде,сүйектердің жатқан жерінде ұзақ уақыт ішінде баяу өтетін тотығу реакциясы нәтижесінде пайда болады. Қызған денелер жарық шығару нәтижесінде олардың атомдары мен молекулаларының жылулық қозғалыстары жарық сәулесінің энергиясына айналады. Жылулық сәуле шығарумен қатар энергияның түрлену нәтижесінде суық жарық шығарады. Ол суық жарық люминесценция деп аталады. Импульсті радиализ әдісінде иондағыш радиация қолданылады. Бұл әдісте иондағыш сәуленің жұтылуы зерттелінеді. Заттың химиялық ортада жылдамдығы үлкен электрондарды тудырады. Соның нәтижесінде бастапқы өнімдер алынады.Зарядталған бөліктер туындатқан люминесценция: иондармен- ионолюминесценция, электрондар- катодолюминесценция, яролық сәуле шығарумен- радиолюминесценция. Кристалдардың кейбір түрлерін бұзып,сындырғанда триболюминесценция туындайды. Электр өрісі электролюминесценцияны туындатады.Оның жиі кездесетін түрі газ зарядының жарқырауы. Экзотермиялық химиялық реакциясы бар реакцияны хемилюминесценция дейді.Родамин 6ның көмегімен өкпедегі сурфактты анықтайды.Ішкі ағзалардың амилоидозын анықтау үшін диофлавид қолданылады. Спитрттегі раморин ерітіндісінің көмегімен тіндегі кальцийді анықтайды.
