Methoden zur Evaluation von Zytotoxizit¨at und Struktur ... - OPUS

42 3. Theoretische Grundlagen
Abbildung 3.6: Jablonski-
Termschema ohne Berücksichtigung
der Rotationsenergieniveaus:
F: Fluoreszenz, P:
Phosphoreszenz, IC: Internal
Conversion, ISC: Intersystem
Crossing, VR: Schwingungsrelaxation,
Sx: Singulettzustände,
Tx: Triplettzustände, modifiziert
nach [198].
• Die Übergangswahrscheinlichkeit muss ungleich null sein, d. h. es darf sich nicht
um einen verbotenen Übergang handeln.
Die möglichen Elektronenübergänge in einem Molekül werden im sogenannten
Jablonski-Termschema (Abbildung 3.6) veranschaulicht, wodurch die beteiligten Pro-
zesse Absorption und Emission näher beschrieben werden können. Zur Vereinfachung
wurden keine Rotationsenergieniveaus eingezeichnet.
Wird vom Molekül ein Lichtquant absorbiert, so führt die Anregung meist in den
ersten elektronisch angeregten Singulettzustand S1. Die Anregung des Moleküls in
höhere elektronische Singulettzustände (S2, S3) findet zum einen selten statt, zum an-
deren haben diese Zustände eine sehr kurze Lebensdauer und gehen innerhalb von
10 −12 s strahlungslos (Internal Conversion, IC) durch Wechselwirkung mit benach-
barten Lösungsmittelmolekülen und Abgabe von Schwingungsenergie in den ersten
elektronisch angeregten Singulettzustand S1 über.
Im Gegensatz zu Atomen zeigen Moleküle jedoch keine definierten Absorptionslinien,
sondern Absorptionsbanden, die bis zu 100 nm betragen können. Die Ursache liegt in
den zahlreichen Freiheitsgraden des Moleküls, wodurch jedem elektronisch angereg-
ten Zustand 30-50 Schwingungs- und Rotationszustände überlagert sind.
Befindet sich ein Molekül im ersten elektronisch angeregten Zustand S1, so gibt es ver-
schiedene Möglichkeiten, den Grundzustand S0 wieder zu erreichen, d. h. zu relaxie-
ren:
• S1 → S0 + Wärme (Internal Conversion):
Diese Art der strahlungslosen Inaktivierung ist der häufigste Relaxationsprozess.
Hier wird die überschüssige Energie über Wechselwirkungen mit der Umgebung
in Form von Wärme abgegeben.
• S1 → S0 + hν (Fluoreszenz):
Innerhalb von Nanosekunden geht der angeregte S1-Singulettzustand unter