Fluorescence et phosphorescence

Définition de la fluorescence

Une molécule fluorescente possède la propriété d'absorber un rayonnement lumineux incident (excitation) et de restituer rapidement (quelques nanosecondes) l'énergie absorbée sous forme d'émission de lumière (fluorescence).dans le domaine du visible ou proche UV. Elles émettent à une longueur d’onde supérieur à celle du faisceau incident .
La phosphorescence et le fluorescence  ont de nombreuses applications  dont la fluorimétrie qui est une méthode de dosage utilisant cette propriété.

Principe de la fluorescence et de la phosphorescence

Pour bien comprendre le phénomène, il est utile d'étudier le diagramme de Jablonski. C'est un diagramme énergétique comparant les phénomènes de retour à l’équilibre par fluorescence et phosphorescence.

Diagramme de Jablonski

Lorsque la molécule se trouve dans un état excité suite à l’absorption d’un photon, elle retourne au plus bas niveau d’énergie de l’état excité par relaxation (transfert d’énergie avec le solvant suite notamment à des collisions). La durée de vie de ces relaxations vibrationnelles non radiatives est de l’ordre de 10-12 seconde.
La molécule revient ensuite dans l’état fondamental soit par conversion interne ou externe (choc avec d’autres molécules) soit par émission de lumière.
Cette émission lorsqu'elle a lieu s'appelle la fluorescence.
Dans le cas de la fluorescence, la multiplicité de spin est conservé.

Dans le cas de la phosphorescence, la passage à l'état excité s'effectue avec un retournement de spin avec passage à un état triplet.
Le retour à l’état fondamental s’effectue plus lentement avec émission de photons  et un nouveau retournement de spin. L'emission lumineuse dure donc beaucoup plus longtemps même après arrêt de la lumière incidente.