螢光 fluorescent 的種類

寫了那篇渦鞭毛藻的文章后,發現很多人對螢光的種類混淆了。螢光英文叫做 fluorescent,中文可翻譯做冷光或螢光。

所有的發光物都需要能量來源。不同種類的螢光的區分在於其能量來源。主要有生物發光 (bioluminescent)、光子激發光 (photoluminescent) 和化學發光 (chemiluminescent)。

Bioluminescent 生物發光

螢光珊瑚

螢光藻或渦鞭毛藻發出的螢光叫做 bioluminescence 生物發光,主要是靠酶(酵素)的催化反應 enzymatic reaction 產生的 ATP (Adenosine triphosphate) 分子釋放出來的能量發光。用人話說,螢光藻就像螢火蟲一樣能產生發光物質。

一些蜈蚣和環節動物、深海魚類、珊瑚、章魚、水母、魷魚、烏賊等等都有這生物發光的特性。其中,最有名的生物發光分子應該是 Green fluorescent protein。發現這生物發光分子和應用的那些位科學傢還得了2008年諾貝爾獎(化學)~

螢光水母
Life of Pi 電影場景裏,海裏面各種發光的生物。
螢光介形蟲被衝刷到沙灘上。
含有螢光藻的海水,水花四濺,非常漂亮,在台灣稱爲藍眼淚。

Chemiluminescent 化學發光

第二种發光物 – Chemiluminescence 化學發光 – 最常見的是那些演唱會用的螢光棒吧。使螢光棒發光的能源是來自化學反應。螢光棒裏面的玻璃罐子被折斷后,裏面的雙氧水被釋放出來產生能量,激活發光体 (chromophore),並釋放出特定的光波。當反應物耗盡,螢光也隨著消失,所以螢光棒的螢光通常能持續2-4小時。

Chemiluminescence 化學發光的螢光棒。
演唱會使用的都是化學發光的螢光棒。

Photoluminescent – 光致發光

第三種是光子激發光 ,又稱爲光致發光 – photoluminescence,最常見的是磷光 (phosphorescence),也就是日常生活中所謂的夜明漆料或夜明珠之類的物體,在有光源的時候會吸收光能,然後會慢慢釋放出螢光,因爲被光能激活的電子進入inter-crossing system,電子軌道轉移速度較慢,所以能量釋放也慢,使得發光分子的發光團能一點一點地發出螢光。磷光材料都是人工化學合成的。

磷光螢光貼紙。
一些手錶上也會圖上螢光漆料。

還有一種天然的光致發光的分子,叫做藻膽蛋白 (phycobiliproteins), 是從藻類萃取出來的天然螢光色素,被認爲是世上最亮的螢光物。最常見的藻膽蛋白有藻紅蛋白(phycoerythrin) 和藻藍蛋白 (phycocyanin)。

藻膽蛋白的初萃物和一些光合色素,在普通光綫照射下的顔色。

藻膽蛋白能在藍光 (波長365-400nm) 的激活下釋放出螢光。藻膽蛋白所發出的螢光是要在藍燈照射下才會發出的,因此和磷光不同。磷光是在有光源的時候吸收光能,然后在沒有光的情況下(黑暗裏)慢慢釋放出波長較長的光,磷光通常可持續半小時以上。

藻膽蛋白的初萃物,藍光照射下的顔色。只要有藍光就會發出螢光。
拿來製作成蛋糕的藻膽蛋白,在一般燈光照射下的照片。
拿來製作成蛋糕的藻膽蛋白,在藍色燈光照射下的照片。

藻膽蛋白只要有藍光,或俗稱的黑燈(夜店的那種藍燈)照射下就會發出螢光。藻膽蛋白是天然的藻類萃取物,所以是可食用的的。紫菜 (Nori) 和螺旋藻 (Spirulina) 也都含有很多藻膽蛋白。

現下大家對不同的螢光種類應該有更深入的了解了吧?

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