フルオロフォアとクロモフォアの違いとは?分かりやすく解説!

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蛍光体と発色体の主な違いは、蛍光体が分子の一部であり、吸収した光子をより長い波長で再放出するのに対し、発色体は分子の一部であり、紫外線や可視光を吸収して可視域の光を放出する点です。

そのため、蛍光体は高いエネルギーを放出し、発色団は低いエネルギーを放出する。

さらに、蛍光体には外来型蛍光体と内在型蛍光体があり、発色団には共役π結合系と金属錯体発色団の2種類があります。

蛍光体と発色体は、それぞれ特定の分子に存在し、蛍光や発色を担う2種類の部分です。

そのため、これらの部分を持つ分子は、指標として様々な用途に用いられている。

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フルオロフォアとは

蛍光体は、分子によって蛍光を発する役割を担う分子の官能基です。

蛍光体の励起波長は、紫外光から青色光の範囲です。

蛍光体は、より高い波長を放射する。

ここで、光に含まれる光子の吸収により、蛍光体はS1として知られる電子一重項励起状態となる。

しかし、この励起状態は有限の時間、通常は1-10 nsしか続かない。

励起状態の間、蛍光体はコンフォメーション変化を起こし、振動緩和によりS1のエネルギーを部分的に消散させる。

蛍光が放出されると、蛍光体はS0と呼ばれるグループ状態に戻る。

 しかし、放出される光子のエネルギーは低いため、波長は長くなる。

また、蛍光体の場合、励起波長と発光波長は重なっている。

図1: 顕微鏡下での蛍光の様子

蛍光体には、試料中に自然に存在する「内在性蛍光体」と、試料の分光特性を変化させるために試料に添加される「外来性蛍光体」があります。

発色団とは

発色団とは、分子の色をつかさどる部分です。

励起波長は紫外域から可視域まです。

しかし、発光波長は可視域で発生し、分子に特定の色を与え、肉眼で見ることができる。

発色団は、蛍光団と同じように構造変化を起こし、基底状態に戻ることで発光する。

図2: カロテノイドの吸収特性

さらに、発色団には共役π結合系と金属錯体発色団の2種類があります。

共役π結合系では、電子はπ軌道を拡張したエネルギー準位間を飛び交う。

このタイプの発色団には、食用色素、pH指示薬、布地染料、カロテノイドなどがあります。

一方、金属錯体クロモフォアは、金属と配位子との配位錯体で構成されている。

このタイプの発色団の例としては、クロロフィル、ヘモグロビンなどがあります。

蛍光体と発色団の類似点

  • 蛍光体と発色体は、ある分子に存在する2種類の成分で、それぞれ蛍光と発色を担っている。
  • 蛍光を発する、あるいは色を発するという性質があるため、レポーター分子や指示薬として様々な用途に用いられている。
  • 紫外光から可視光までの光を吸収することができる。
  • また、蛍光体、発色体ともに励起されると構造変化を起こし、基底状態に戻ることで蛍光または光を発する。

FluorophoreとChromophoreの違い

定義

蛍光体は、光の励起によって再び光を発することができる蛍光性化合物を指し、発色団は、その存在が化合物の色の原因となる原子または基を指す。

したがって、これが蛍光体と発色団の主な違いです。

励起

さらに、蛍光体と発色体のもう一つの違いは、蛍光体が紫外から青色光までの光を吸収できるのに対し、発色体は紫外から可視域までの光を吸収できることである

排出量

蛍光体はより高い波長の光を発することができ、発色体は可視域の光を発することができる。

したがって、この点も蛍光体と発色体の違いのひとつです。

励起波長と発光波長のオーバーラップ

さらに、蛍光体と発色体の重要な違いは、蛍光体では励起波長と発光波長が重なっているのに対し、発色体では励起波長と発光波長が重なっていないことである

意義

また、蛍光体は分子の蛍光を、発色団は分子の色を担っている。

エネルギーの放出

また、蛍光体と発色団の違いは、蛍光体が高いエネルギーを放出するのに対し、発色団は低いエネルギーを放出することである

温度依存性

また、蛍光体の発光は温度に依存するが、発色団の発光は温度には依存しない。

タイプ

蛍光体には外来型蛍光体と内在型蛍光体があり、発色団には共役π結合系と金属錯体発色団があります。

結論

蛍光体は、紫外光から青色光までの光を吸収し、より高い波長の光を放出することができる分子の一部分です。

一方、発色団は紫外から可視域の光を吸収し、可視域で発光する分子の一部です。

したがって、蛍光体は蛍光を発し、発色団は分子の色を担っている。

ただし、蛍光体と発色団の大きな違いは、放出される波長です。

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