Ce3+,Mn2+共掺的Ca4Y6(SiO4)6F2的发光性质
和能量传递*
米瑞宇夏志国?刘海坤
(中国地质大学(北京)材料学院,北京100083)
(2013年2月26日收到;2013年3月12日收到修改稿)
采用高温固相法制备了Ca4?x Y5.95(SiO4)6F2:0.05Ce3+,x Mn2+系列荧光粉,并对其发光性质以及Ce3+,Mn2+在Ca4Y6(SiO4)6F2(CYSF)基质中的能量传递过程进行了研究.相结构研究表明:CYSF属于一种基于磷灰石结构的类质同象化合物.CYSF:0.05Ce3+,x Mn2+荧光粉在200—373nm为宽带激发光谱,Ce3+和Mn2+在408nm和602nm的发射峰分别由Ce3+的5d→4f的跃迁和Mn2+的4T1(4G)→6A1(6S)的跃迁产生.光谱重叠现象以及荧光寿命测试结果证明了Ce3+对Mn2+具有敏化作用,能级结构分析进一步证实该体系中存在Ce3+→Mn2+的能量传递过程,可有效地将Ce3+的蓝光转换为红橙光.
关键词:磷灰石,发光性质,能量传递
PACS:78.55.Hx DOI:10.7498/aps.62.137802
1引言
磷灰石是一族以钙磷酸盐为代表的矿物,主要包括氟磷灰石、羟磷灰石、氯磷灰石.磷灰石的晶体化学通式为A10[PO4]6Z2,式中A是以Ca2+为代表的2价阳离子,如Mg2+,Fe2+,Sr2+,Pb2+,Cd2+, Zn2+,Ba2+,稀土元素离子、碱土金属离子Na+, K+以及Ag+也可进入A位,形成耦合类质同像替换.结构中A离子可占据两种配位位置:配位数为9的Ca1与配位数为7的Ca2位置.其中[PO4]3?可被[SiO4]4?,[SO4]2?,[CO3]2?,[AsO4]3?,[VO4]3?, [CrO4]2?等络阴离子团取代.Z主要由O2?,F?, OH?,Cl?组成,被称之为通道离子.磷灰石结构的同质多像变体有很多种类,并且是作为研究发光特性很好的基质材料[1?4].
Mn2+为过渡金属离子,具有不完全充满的d 层,其电子组态为3d5.其基态为6S5/2,第一激发态为4G.独立存在时,6S5/2→4G的跃迁是自旋禁戒的,两者之间的跃迁吸收和发射都很弱.但当Mn2+作为激活剂进入基质晶格后,6S5/2和4G能级受晶体场干扰发生劈裂,自旋禁戒部分解除,增大跃迁概率,使发光成为可能.随晶场对跃迁禁戒性的解除程度的大小,以及Mn2+所处基质的不同,Mn2+的荧光光谱的波长范围在490—750nm之间变化[5?7].目前所了解的以Mn2+为发光中心的无机化合物发光材料已经超过了500种,这些材料很多已经被广泛的应用于照明和显示领域.Mn2+也已经用于磷灰石结构及其类质同象变体基质中作为激活剂.同时,Ce3+,Eu2+,Pr3+等均对Mn2+的发光具有敏化作用,选择合适的敏化剂可提高Mn2+的发光效率.其中以Ce3+对Mn2+的敏化应用较为广泛,例如周济等[8]对Ce,Mn激活氟磷酸钙的发光特性及其相互作用进行了相关研究;Zhang等[9]研究了Ca3Gd7(PO4)(SiO4)5O2:Ce3+/Tb3+/Mn2+荧光粉的发光性质;Li等[10]对Ca2Gd8(SiO4)6O2: Ce3+/Mn2+荧光粉的颜色调变和能量传递的一系列深入的讨论.
*国家自然科学基金(批准号:51002146,51272242),北京市自然科学基金(批准号:2132050)和教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号: NCET-12-0950)资助的课题.
?通讯作者.E-mail:xiazg@https://www.doczj.com/doc/6710702911.html,
c?2013中国物理学会Chinese Physical Society https://www.doczj.com/doc/6710702911.html,
但对于Ca 4Y 6(SiO 4)6F 2(CYSF)为基质的荧光
粉,还没有相关深入的研究.Ce 3+离子具有强而宽
的4f-5d 吸收带,该吸收带能有效地吸收能量,使
Ce 3+离子本身发光或将能量传递给其他离子起
敏化作用,且应用广泛.本文采用高温固相法合成
Ca 4?x Y 5.95(SiO 4)6F 2:0.05Ce 3+,x Mn 2+(x 0.5)系
列荧光粉,对其发光性质及其能量传递进行了研究,
光谱测试以及寿命测试结果证明了能量传递过程
的发生.
2实验部分
2.1样品的制备
实验主要是以CaCO 3(A.R.),Y 2O 3(A.R.),SiO 2
(A.R.),CeO 2(99.999%),MnCO 3(A.R.)和NH 4HF 2
(A.R.)为原料.过量100%的NH 4HF 2(A.R.)为
氟源,防止其在高温下氟的损失.采用高温固
相法,按所设定好的化学计量比用分析天平准
确称量各原料,在玛瑙研钵中将其混合并研磨
均匀,转入刚玉小坩埚中并放入管式炉,在还
原气氛中(95%N 2/5%H 2)于1400?C 下,充分烧
结4h,冷却后研磨,即得到Ca 4?x Y 5.95(SiO 4)6F 2:
0.05Ce 3+,x Mn 2+(CYSF:0.05Ce 3+,x Mn 2+)(x 0.5)
系列荧光粉以及Ca 4Y 6(SiO 4)6F 2(CYSF),Ca 3.95Y 6
(SiO 4)6F 2:0.05Mn 2+(CYSF:0.05Mn 2+)荧光粉.2.2样品的测试
采用Hitachi 型D/MAX2000型X 射线粉晶
衍射仪(Cu 靶K α射线),分析样品的物相.λ=
0.15406nm,步宽=0.02,工作电压40kV ,工作电流
100mA,扫描角度10?—70?,扫描速度8?/min.用
日本Hitachi 公司F-4600荧光光谱仪测试样品的
激发与发射光谱,激发光源为150W 氙灯,光电倍
增管电压为400V .实验测试过程中,使用400nm
滤光片.根据CYSF 的物相分析,由MDJADE5.0
软件计算出该基质的晶胞参数.采用荧光光谱仪
(FluoroLog-3,HORIBA)测定材料荧光寿命.所有
测量均在室温条件下进行.3结果与讨论3.1XRD 分析图1由(a)到(e)依次为标准卡片Ca 5(PO 4)3F
(JCPDS NO.71-881),CYSF 基质,CYSF:0.05Ce 3+,0.05Mn 2+,CYSF:0.05Ce 3+以及CYSF:0.05Mn 2+的X 射线衍射(XRD)图.由图可以看出,实验获得的CYSF:0.05Ce 3+,0.05Mn 2+,CYSF:0.05Ce 3+,CYSF:0.05Mn 2+样品的衍射峰位置均与基质CYSF 基本一致,且无其他杂质衍射峰出现,结晶良好,物相纯净.由于目前还没有CYSF 的标准卡片,故将其与Ca 5(PO 4)3F (JCPDS NO.71-881)进行对比,衍射峰位置均相互对应,同时证明了当Ca 5(PO 4)3F 发生类质同象替换:Y 3+取代Ca 2+,[SiO 4]4?取代[PO 4]3?,保持电荷平衡时,不会引起基质晶格明显的改变.如1978年Trojer 等[11]报道:CYSF 属于磷灰石型化合物,是六方晶系P 63/m (176)空间群,a =b =9.33?A,c =6.84?A.本文将图1(c)中的XRD 数据导入MD JADE5.0软件中,得到该样品的晶格参数a =b =9.355?A,c =6.769?A,V =513.05?A
3,Z =1.图1不同样品的XRD 谱图(a)CYSF:0.05Mn 2+;(b)CYSF:0.05Ce 3+;(c)CYSF:0.05Ce 3+,0.05Mn 2+;(d)CYSF 和(e)Ca 5(PO 4)3F 标准数据(JCPDS NO.71-881)3.2荧光光谱分析图2是CYSF:0.05Ce 3+,0.5Mn 2+,CYSF:0.05Ce 3+与CYSF:0.2Mn 2+荧光粉的光谱图.其中图2(a)为样品CYSF:0.05Ce 3+的激发(PLE)和发射光谱(PL).Ce 原子的电子构型为4f 15d 16s 2,失去3个电子的Ce 3+的电子构型是[Xe]4f 1.Ce 3+与基质晶格相互作用较强,吸收跃迁过程中存在
Stokes 效应.在较高能量激发下,电子首先激发到
能较高的5d 态上,然后无辐射弛豫到能量最低的
5d 态,最后跃迁到2F 5/2和2F 7/2基态从而形成发
光[12?14].理论上已知2F 5/2与2F 7/2两能级的能量
间距约为2000cm ?1.Ce 3+的发射光谱经过Gaus-
sian 拟合曲线,分解得到两个明显的Gaussian 分布
光谱(图2(a)中虚线所示),光谱峰值分布在404nm
(24752cm ?1),438
nm (22831cm ?1),它们之间的能
量差?E 约为1921cm ?1[15,16].这与理论上已知的
结果非常符合,这个能量差值正好对应了Ce 3+基
态2F 5/2与2F 7/2之间的能最差.因而可以证明所观
察到的Ce 3+的发射确是激发的5d 态最低子能级
到二重态2F J 的跃迁[17].选择325nm 紫外线照射
下,可观察到明显的蓝光发射,这是由于Ce 3+5d →
4f 的电子跃迁,形成了350—550nm 的宽带发射光
谱,其最高峰值为408nm.
图2(b)为CYSF:0.2Mn 2+的激发(PLE)和发
射光谱(PL).Mn 2+为过渡金属离子,具有不完全充
满的d 层,其电子组态为3d 5.Mn 2+的发射光谱对
应于4T 1(4G )→6A 1(6S )的能级跃迁,由于这两个
能级的斜率不同,因而Mn 2+的发射谱是一条宽带
谱.它的位置强烈的取决于所处基质的晶体场环境,
发射光的颜色可从绿色到红色,即在四面体配位环
境中通常产生绿色发射,而在在八面体配位环境中
产生从橘黄色到红色的发射[18].由图可以看出在
409nm 激发下所得的发射图谱是一个以608nm 为
主峰的宽带谱,激发光谱中从300—400nm 之间有
一些相对较弱的峰,其对应的即6A 1(6S )→4E (4D ),
4T 2(4D ),[4A 1(4G ),4E (4G )]跃迁.因为这些频带被
分配到自旋禁阻跃迁在3d 5的Mn 2+离子的电子
组态,因此这些吸收峰的强度是低的.图2(c)所示
为CYSF:0.05Ce 3+,0.05Mn 2+样品的激发(PLE)和
发射光谱(PL).通过对比图2(a)CYSF:0.05Ce 3+的
350—550nm 的宽带发射光谱与CYSF:0.2Mn 2+以
409nm 为主峰的宽带激发图谱,很明显的看出光谱
重叠现象.分别以602nm 和408nm 作为监测波长,
得到的激发光谱是一致的,并和图2(a)中单掺杂
Ce 3+样品的激发峰也相似,从而可以发现,Mn 2+
的激发光谱形状与Ce 3+的激发光谱一致.这说明
激发能量被Ce 3+吸收后可以有效地传递给Mn 2+
离子,从而证实了Ce 3+与Mn 2+之间存在能量
传递[19].
图3所示为CYSF:0.05Ce 3+,x Mn 2+样品在近
紫外光325nm 的激发下所得的系列发射图谱(PL).
该材料呈两峰宽带发射,主峰分别为408和602nm,
其中408nm 发射峰来源于Ce 3+中心,而Ce 3+中
心的能量传递增强了Mn 2+的602nm 橙红色发射.
Ce 3+离子的浓度固定为0.05,随着Mn 2+浓度的不
断增加(x =0,0.05,0.15,0.30,0.45,0.50),以408nm
为中心的发射峰的强度逐渐减弱,而以602nm 为中心的发射峰强度相应地依次升高,且荧光粉的颜色由蓝色逐渐到橙红色递变,上述实验事实证明了Ce 3+-Mn 2+之间所存在的能量传递.图2CYSF:0.05Ce 3+,CYSF:0.2Mn 2+和CYSF:0.05Ce 3+,0.05Mn 2+的荧光激发和发射光谱图图3CYSF:0.05Ce 3+,x Mn 2+系列荧光粉的荧光发射图谱3.3荧光寿命分析及能量传递过程为了进一步研究Ce 3+-Mn 2+能量传递过程,本文选取了CYSF:0.05Ce 3+,x Mn 2+(x =0,0.15,0.30,0.45)系列荧光粉,当固定敏化剂Ce 3+的浓度为定值,检测发射波长为408nm,即Ce 3+5d →4f 电子跃迁的荧光寿命衰减曲线,如图所示.如文献[16,17]所述,CYSF:0.05Ce 3+样品可选用以下公式进行一次线性拟合:I (t )=I 0+A 1exp (?t /τ),(1)式中I (t )是荧光强度,I 0是初始荧光强度,A 1是常数,τ是其荧光寿命.经数据拟合计算得CYSF:0.05Ce 3+样品中Ce 3+的荧光寿命为64.88ns.随着激活剂Mn 2+的引入,CYSF:0.05Ce 3+,x Mn 2+(x =
0.15,0.30,0.45)样品中Ce 3+的荧光寿命需要利用
非线性拟合公式进行计算[20?22]:
τ=∫∞0I (t )t d t ∫∞0I (t )d t ,(2)
其中,I (t )表示t 时的荧光寿命强度,τ是其荧光
寿命.此时得到Ce 3+的荧光寿命值分别为56.99,
50.81,47.04ns.由上述数据可以发现:随着激活
剂Mn 2+掺杂量的增大,Ce 3+的荧光寿命减小.当
Mn 2+的摩尔分数增加至0.45时,Ce 3+的寿命缩
短到47.04ns.这说明随着Mn 2+掺杂量的增大,在
离子之间发生了Ce 3+-Mn 2+能量传递,从而导致
Ce 3+寿命的缩短.进一步地,如图5所示,图中给出
了CYSF:0.05Ce 3+,x Mn 2+样品中Mn 2+在602nm
处荧光寿命.通常来说,随着激活剂离子浓度的增
加会导致离子之间的能量传递概率增加,从而使得
该离子的荧光寿命降低.但是,由图5可见,Mn 2+
的荧光寿命值随着Mn 2+浓度的增加而增加,这
也从一个侧面证实了Ce 3+和Mn 2+间能量转移.
Ce 3+和Mn 2+间能量传递效率可由以下公式计算
得到[16,23]:
ηT =1?τs τso
,(3)上述公式中,ηT 是能量传递效率,τs 是掺杂浓度为x
时的荧光寿命值,τso 是单掺Ce 3+的荧光寿命值,效率值如图4所示,其最大能量传递效率为27.49%.图4CYSF:0.05Ce 3+,x Mn 2+样品中Ce 3+在408nm 处荧光寿命图5CYSF:0.05Ce 3+,x Mn 2+样品中Mn 2+在602nm 处荧光寿命
图6Ce 3+和Mn 2+的能级结构图
图6所示的Ce 3+,Mn 2+的能级结构图揭示
了Ce 3+和Mn 2+在CYSF 基质中的能量传递机
理.当以325nm 为检测波长,得到CYSF:0.05Ce 3+,
x Mn 2+的发射光谱,由以408nm 和602nm 为中心
的两个强度差别较大的谱带构成,分别归属于Ce 3+
的5d →4f 和Mn 2+的4T 1(4G )→6A 1(6S )跃迁光
发射.Ce 3+作为敏化剂,吸收基态的紫外光的能量
到激发态,然后将其有效地传递到激活剂Mn 2+的4T 1能级.在此过程提高Mn 2+的发射强度,并相应的减弱Ce 3+发射峰的强度[24].上述能级图也展示了CYSF:0.05Ce 3+,x Mn 2+荧光粉体系中所存在Ce 3+→Mn 2+的能量传递过程.4结论本文采用高温固相法制备了CYSF:0.05Ce 3+,
x Mn2+系列荧光粉,结构分析表明CYSF属于一种基于磷灰石结构的类质同象化合物.光谱分析研究表明:CYSF:0.05Ce3+,x Mn2+荧光粉在200—373nm为宽带激发光谱,Ce3+和Mn2+在408nm 和602nm的发射峰分别由Ce3+的5d→4f的跃迁和Mn2+的4T1(4G)→6A1(6S)的跃迁产生,而随着Mn2+浓度增大,该体系可有效地将Ce3+的蓝光转换为Mn2+发射的红橙光.荧光寿命分析表明CYSF:0.05Ce3+样品为一次衰减,而CYSF: 0.05Ce3+,x Mn2+样品为非线性衰减,逐渐减小的Ce3+寿命结果证明了Ce3+向Mn2+的能量传递,并结合能级图展示了Ce3+→Mn2+的能量传递过程.
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Luminescent properties and energy transfer in Ca4Y6(SiO4)6F2:Ce3+,Mn2+phosphor?
Mi Rui-Yu Xia Zhi-Guo?Liu Hai-Kun
(School of Materials Science and Technology,China University of Geosciences,Beijing100083,China)
(Received26February2013;revised manuscript received12March2013)
Abstract
In this paper,a series of Ca4?x Y5.95(SiO4)6F2:0.05Ce3+,x Mn2+phosphors with an apatite structure were synthesized by the high-temperature solid phase method;their photoluminescence properties and energy transfer behavior were investigated.The obtained phosphors exhibit a broad excitation band ranging from200to375nm and also broad emission bands with two peaks centered at408 and602nm monitored at325nm excitation,which originate from5d→4f transition of Ce3+and4T1(4G)→6A1(6S)transition of Mn2+,respectively.The energy transfer from Ce3+to Mn2+was con?rmed by spectral overlap phenomenon and decay curve measurements.Based on the analysis of the energy level structure of Ce3+and Mn2+,the existence of the energy transfer from Ce3+→Mn2+was further con?rmed.
Keywords:apatite,luminescent properties,energy transfer
PACS:78.55.Hx DOI:10.7498/aps.62.137802 *Project supported by the National Natural Science Foundations of China(Grant Nos.51002146,51272242),the Natural Science Foundations of Beijing,
China(Grant No.2132050),and the Program for New Century Excellent Talents in University of Ministry of Education of China(Grant No.NCET-12-0950).
?Corresponding author.E-mail:xiazg@https://www.doczj.com/doc/6710702911.html,
《物理学报》论文写作参考 1、使用本模板撰写文章时请按照蓝色提示,定稿后请删掉蓝色提示. 2、物理量单位用正体，物理量符号用斜体，矢量矩阵符号用黑斜体. 3、使用国际标准的缩略词、符号和法定计量单位.符号及计量单位使用时应全文一致，正文中的缩略词在首次出现时应给出中英文全称, 后附缩略词, 并用括号括起，之后直接用缩略词，不再写全称. 4、公式、图表和参考文献不采用文件链接. 中文标题*（简短明确,基金资助有上标*） 张三1)2) 李某四1)?诸葛五2)（通讯作者有上标?） 1)（山西大学光电研究所，量子光学与光量子器件国家重点实验室，太原 030006） （全称到院或系） 2)（清华大学物理系，北京 100084） 摘要 中文摘要部分．[300—400字，摘要中不用缩略词，不用第一人称.中英 文摘要的结构建议包括：（1）研究背景和目的；（2）方法；（3）主要结 果；（4）结论.简明扼要不分段，突出结论、成果] 关键词：关键词1，关键词2，关键词3，关键词4（不超过4个，与英 文Keywords一一对应） PACS：02.10.Yn, 33.15.Vb, 98.52.Cf, 78.47.dc（不超过4个，首码须与 本文所研究的专业领域一致，PACS代码可在期刊网站下载中心下载） 基金:国家重点基础研究发展计划（批准号：2011CB00000）、国家自然科学基金(批准号：50875132，60573172)和国家高技术研究发展计划（批准号：2011AA06Z228）资助的课题． （基金名称规范请在本刊网站下载参考“相关基金规范全称”） ?通讯作者.E-mail: aaa@https://www.doczj.com/doc/6710702911.html,c电话：12345678901（通讯作者最好留手机） 1 引言(为方便编辑校阅，全文用小四号宋体单栏2倍行距排版) 20世纪80年代以来，量子光学发展了若干种方法：冷原子云释放再捕获(release and recapture, 简记为RR)[1]、冷原子云受迫振荡[2]、冷原子光谱分析[3]、
荧光共振能量转移（FRET）技术在生物研究中的应用 高裕锋分析化学B200425012 摘要：简要综述了荧光共振能量转移（FRET）技术在生物研究中的一些应用。核酸的结构、DNA测序、核酸杂交、蛋白质结构和蛋白质相互作用等的研究是生命科学研究重要组成部分，相关工作一直备受关注，而FRET技术被广泛应用于相关领域研究中，并取得了较突出的结果。 关键词：荧光共振能量转移（FRET），核酸结构，DNA测序，核酸杂交，蛋白质结构，蛋白质相互作用。 生命科学被誉为21世纪的科学，为了揭示生命的奥妙，人们投入了大量的工作。其中对于核酸和蛋白质的研究备受关注，大量的新技术与新方法被用于该领域的研究中。荧光共振能量转移技术是一项经典的荧光技术，但是随着荧光成像技术的发展，二者相互结合，成为了生命科学领域的一个重要研究手段[1,2]。本文简单介绍了基于FRET原理的新技术在生物研究中的一些应用。 一、FRET基本原理[3] FRET现象是Perrin在20世纪初首先发现的，1948年，Foster[4,5]创立了理论原理。FRET 指荧光能量给体与受体间通过偶极－偶极耦合作用以非辐射方式转移能量的过程，又称为长距离能量转移。产生FRET的条件（图1）主要有三个：（1）给体与受体间在合适的距离（1～10 nm）；（2）给体的发射光谱与受体的吸收光谱有一定的重叠，这是能量匹配的条件；（3）给体与受体的偶极具一定的空间取向，这是偶极－偶极耦合作用的条件。 图1 产生FRET条件示意图
FRET 的效率用E 表示，E 用式（1）计算：其中R 0为Foster 距离，表示某一给定给体与受 60660R E R R =+ （1） 240D DA R const n J κφ?=???? （2） 体间能量转移效率为50％时的距离；R 为给体与受体的实际距离。R 0可由式（2）计算：其中κ2 是方向因素,n 是溶剂的反射系数,φD 是供体探针结合到蛋白的量子效率, J DA 是供体发射波长和受体吸收波长的交叠系数。 由式（2）可看出R 0对于给定的给－受体是一个特征值，因此，式（1）中E 值与 R 的关系紧密，这也成为了FRET 用于测定分子间或基团间距离的重要理论依据。 E 值可由以下几种方式测定：用荧光强度表征（ E=1- I DA / I D ，I DA 表示A 存在时D 的荧光强度）；用量子产率表征（ E=1-φDA /φD ）；用荧光寿命表征（E=1-τDA /τD ）。这表示研究FRET 可以通过不同的实验设备，既可以用普通光谱仪测定其荧光强度、量子产率，也可以用时间分辨仪测定其荧光寿命。 随着成像技术的发展，用显微成像的方法可更直观地观测FRET 地发生。 二、FRET 探针 FRET 需要两个探针，即荧光给体与荧光受体，要求是给体的发射光谱与受体的吸收光谱有一定交叠，而与受体的发射光谱尽量无交叠。 常用的探针主要有三种：荧光蛋白、传统有机染料和镧系染料。 荧光蛋白[6]是一类能发射荧光的 天然蛋白及其突变体，常见的有绿色荧光蛋白（GFP ）、蓝色荧光蛋白（BFP ）、 青色荧光蛋白（CFP ）和黄色荧光蛋白（YFP ）等。不同蛋白的吸收和发射波长不同，可 根据需要组成不同的探针对。荧光蛋白的突出优点是自身为生物分子，可有效地与目标分子融 合，更易于在生物环境中使用，且其种类多，可满足不同光谱需要。其缺陷是分子体积大， 空间分辨率较低，且可能与目标分子作用产生化学发光，需要较长地时间来确定荧光形式， 不利于动力学研究。为克服这些缺陷，常使用荧光蛋白与其他染料联用或用其他染料对来研究。 传统有机染料是指一些具有特征吸收和发射光谱地有机化合物组成地染料对。常见的有荧光素、罗丹明类化合物和 青色染料Cy3、Cy5等。该类染料分子体积较小，种类较多且大部分为商品化的分子探针染料，因此应用较为广泛。 镧系染料[7]一般与有机染料联用分 别作为FRET 的给－受体，其主要优点是：测量量可
1.荧光共振能量转移 原理 如果两个荧光团相距在1~10 nm之间,且一个荧光团的发射光谱与另一个荧光团的吸收光谱有重叠,当供体被入射光激发时,可通过偶极-偶极耦合作用将其能量以非辐射方式传递给受体分子,供体分子衰变到基态而不发射荧光,受体分子由基态跃迁到激发态,再衰变到基态同时发射荧光。这一过程称为荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)。 优点 1.适用于活细胞和固定细胞的各类分子, 2.灵敏度和分辨率高,并能清晰成像, 3.准确度高，操作简便 4.最直观地提供蛋白质相互作用的定位和定量信息, 缺点 首先,FRET对空间构想改变十分敏感,其测量范围在1~10 nm,但如果待测蛋白原本就相当接近, FRET信号已经达到最大值,此时一些刺激引起的微小的构想改变就可能无法引起FRET信号的很大改变; 其次,存在光漂白作用, FRET需要起始激发光激发D,这时就很难避免对A的间接激发,这样的交叉激发降低了分析的灵敏性; 第三,存在其他一些本底荧光的干扰; 另外,起始激发光可能会破坏一些光敏的组织和细胞,产生光毒性。这些缺点很大程度上限制了FRET的进一步发展。
2.蛋白质双杂交技术 原理 以与调控SUC2基因有关的两个蛋白质Snf1和Snf2为模型, 将前者与Gal4的DB结构域融合, 另外一个与Gal4的AD结构域的酸性区域融合。由DB和AD形成的融合蛋白现在一般分别称之为“诱饵”(bait)和“猎物”或靶蛋白(prey or target protein)。如果在Snf1和Snf2之间存在相互作用, 那么分别位于这两个融合蛋白上的DB和AD就能重新形成有活性的转录激活因子, 从而激活相应基因的转录与表达。这个被激活的、能显示“诱饵”和“猎物”相互作用的基因称之为报道基因(reporter gene)。通过对报道基因表达产物的检测, 反过来可判别作为“诱饵”和“猎物”的两个蛋白质之间是否存在相互作用。 酵母双杂交系统的优点及局限 双杂交系统的另一个重要的元件是报道株。报道株指经改造的、含报道基因(reporter gene)的重组质粒的宿主细胞。最常用的是酵母细胞，酵母细胞作为报道株的酵母双杂交系统具有许多优点: 〈1〉易于转化、便于回收扩增质粒。〈2〉具有可直接进行选择的标记基因和特征性报道基因。〈3〉酵母的内源性蛋白不易同来源于哺乳动物的蛋白结合。一般编码一个蛋白的基因融合到明确的转录调控因子的DNA－结合结构域(如GAL4-bd，LexA-bd)；另一个基因融合到转录激活结构域(如GAL4-ad，VP16)。激活结构域融合基因转入表达结合结构域融合基因的酵母细胞系中，蛋白间的作用使得转录因子重建导致相邻的报道
荧光共振能量转移技术的基 本原理和应用 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
荧光共振能量转移技术的基本原理和应用荧光共振能量转移（fluorescence resonance energy transfer，FRET）作为一种高效的光学“分子尺”，在生物大分子相互作用、免疫分析、核酸检测等方面有广泛的应用。在分子生物学领域，该技术可用于研究活细胞生理条件下研究蛋白质-蛋白质间相互作用。蛋白质-蛋白质间相互作用在整个细胞生命过程中占有重要地位，由于细胞内各种组分极其复杂，因此一些传统研究蛋白质-蛋白质间相互作用的方法如酵母双杂交、免疫沉淀等可能会丢失某些重要的信息，无法正确地反映在当时活细胞生理条件下蛋白质-蛋白质间相互作用的动态变化过程。FRET技术是近来发展的一项新技术，为在活细胞生理条件下对蛋白质-蛋白质间相互作用进行实时的动态研究提供了便利。 荧光共振能量转移是指两个荧光发色基团在足够靠近时，当供体分子吸收一定频率的光子后被激发到更高的电子能态，在该电子回到基态前，通过偶极子相互作用，实现了能量向邻近的受体分子转移（即发生能量共振转移）。FRET是一种非辐射能量跃迁，通过分子间的电偶极相互作用，将供体激发态能量转移到受体激发态的过程，使供体荧光强度降低，而受体可以发射更强于本身的特征荧光（敏化荧光），也可以不发荧光（荧光猝灭），同时也伴随着荧光寿命的相应缩短或延长。能量转移的效率和供体的发射光谱与受体的吸收光谱的重叠程度、供体与受体的跃迁偶极的相对取向、供体与受体之间的距离等因素有关。作为共振能量转移供、受体对，荧光物质必须满足以下条件： ①受、供体的激发光要足够分得开；②供体的发光光谱与受体的激发光谱要重叠。 人们已经利用生物体自身的荧光或者将有机荧光染料标记到所研究的对象上，成功地应用于核酸检测、蛋白质结构、功能分析、免疫分析及细胞器结构功能检测等诸多方面。（传统有机荧光染料吸收光谱窄，发射光谱常常伴有拖尾，这样会影响供体发射光谱与受体吸收光谱的重叠程度，而且供、受体发射光谱产生相互干扰。相对于传统有机荧光染料分子，量子点的发射光谱很窄而且不拖尾，减少了供体与受体发射光谱的重叠，避免了相互间的干扰；由于量
1、使用本模板撰写文章时请按照蓝色提示,定稿后请删掉蓝色提示. 2、物理量单位用正体，物理变量符号用斜体，矢量矩阵符号用黑斜体. 3、使用国际标准的缩略词、符号和法定计量单位.符号及计量单位使用时应全文一致，正文中的缩略词在首次出现时写出全称, 后附缩略词, 并用括号括起，之后直接用缩略词，不再写全称. 4、全文标点符号除“顿号”外, 其他用英文标点符号. 5、公式、图表和参考文献不采用文件链接，参考文献序号不采用自动编码. 6、除学术水平外,论文的写作水平也是衡量文章质量高低的一个重要指标;论文的写作质量直接影响到文章被读者认可、引用，所以《物理学报》很关注文章的通顺流畅和可读性，写作质量太差的文章不在《物理学报》接收范围. 对图的要求： 1、在文稿中按插图出现的先后次序顺序编号，并在正文相应位置处直接插入图片，在图下面标注图题、图注，有分图时分图用(a),(b),(c)…标号，并在总图题后给出(a),(b),(c)…分图题； 2、正文最后需另附图一份，将全文的图集中到一起，供编辑加工使用。附图须注明第一作者姓名、稿件编号和图序； 3、图的宽度，半栏以6—7cm为宜，通栏以13—14cm为宜； 4、图中线条粗细均匀，坐标线用细线； 5、图中出现的英文请用中文表达，并与文中的说明文字一致； 6、图的坐标的量用“物理量符号/单位符号”形式标记。图中出现的物理量名称和符号须与正文一致并在正文中有相关说明和解释； 7、稿件录用后，请在上传稿件电子版的同时，单独上传图的原文件。 对图电子文件的要求： 1、每张图单独作为一个文件； 2、图文件格式最好为ps，eps，jpg，tiff等； 3、线条图分辨率要求600dpi以上； 4、将线条图存为黑白位图； 5、彩色图要求300dpi以上，格式最好为tiff，ps或eps，文件模式请选择CMYK或者RGB。 参考文献引用原则 1.尽量引用正式发表的文献，以确保读者能找到所引文献。(in press ) 形式的论文可以引用，但校对校样时要核实文章是否已经发表，已发表的应规范引用。 2.采用顺序编码制。依文中出现先后顺序排序号，论文中参考文献的序号根据文献在正文中第一次被引用的先后次序来编号。多次引用的同一文献不重复列出。 3.文献中的所有作者姓名全部列出，不能用et al代替。 4.刊名要给出带缩写号….?的正确缩写形式。书名写全名称，并给出出版地城市名，出版商和所引用内容的起止页码。
FRET技术研究PEDF和目标蛋白 之间在小鼠神经元（神经胶质细胞）的 相互作用 一、FRET技术基本原理 荧光共振能量转移是指两个荧光发色基团在足够靠近时，当供体分子吸收一定频率的光子后被激发到更高的电子能态，在该电子回到基态前，通过偶极子相互作用，实现了能量向邻近的受体分子转移（即发生能量共振转移）。FRET是一种非辐射能量跃迁，通过分子间的电偶极相互作用，将供体激发态能量转移到受体激发态的过程，使供体荧光强度降低，而受体可以发射更强于本身的特征荧光（敏化荧光），也可以不发荧光（荧光猝灭），同时也伴随着荧光寿命的相应缩短或延长。能量转移的效率和供体的发射光谱与受体的吸收光谱的重叠程度、供体与受体的跃迁偶极的相对取向、供体与受体之间的距离等因素有关。作为共振能量转移供、受体对，荧光物质必须满足以下条件： ①受、供体的激发光要足够分得开； ②供体的发光光谱与受体的激发光谱要重叠。 人们已经利用生物体自身的荧光或者将有机荧光染料标记到所研究的对象上，成功地应用于核酸检测、蛋白质结构、功能分析、免疫分析及细胞器结构功能检测等诸多方面。（传统有机荧光染料吸收光谱窄，发射光谱常常伴有拖尾，这样会影响供体发射光谱与受体吸收光谱的重叠程度，而且供、受体发射光谱产生相互干扰。最新的一些报道将发光量子点用于共振能量转移研究，克服了有机荧光染料的不足之处。相对于传统有机荧光染料分子，量子点的发射光谱很窄而且不拖尾，减少了供体与受体发射光谱的重叠，避免了相互间的干扰；由于量子点具有较宽的光谱激发范围，当它作为能量供体时，可以更自由地选择激发波长，可以最大限度地避免对能量受体的直接激发；通过改变量子点的组成或尺寸，可以使其发射可见光区任一波长的光，也就是说它可以为吸收光谱在可见区的任一生色团作能量供体，并且保证了供体发射波长与受体吸收波长的良好重叠，增加了共振能量转移效率。） 以GFP的两个突变体CFP（cyan fluorescent protein）、YFP（yellow fluorescent protein）为例简要说明其原理：CFP的发射光谱与YFP的吸收光谱有相当的重叠，当它们足够接近时，用CFP的吸收波长激发，CFP的发色基团将会把能量高效率地共振转移至YFP的发色基团上，所以CFP的发射荧光将减弱或消失，主要发射将是YFP的荧光。两个发色基团之间的能量转换效率与它们之间的空间距离的6次方成反比，对空间位置的改变非常灵敏。例如要研究两种蛋白质a和b间的相互作用，可以根据FRET原理构 建融合蛋白，这种融合蛋白由三部分组成：CFP（cyan fluorescent protein）、蛋白 质b、YFP（yellow fluorescent protein）。用CFP吸收波长433nm作为激发波长，实验灵巧设计，使当蛋白质a与b没有发生相互作用时，CFP与YFP相距很远不能发生荧光共振能量转移，因而检测到的是CFP的发射波长为476nm的荧光；但当蛋白质a与b
《地球物理学报》是由中国地球物理学会和中国科学院地质与地球物理研究所联合主办，是有关地球物理科学的综合性学术刊物。 《学报》创刊于1948年;1953年，在中国科协推动下，重建并恢复中国地球物理学会工作，《学报》名称改用中文刊名《地球物理学报》。 根据2013年1月《地球物理学报》编辑部官网显示，《地球物理学报》编辑委员会拥有编委51人。据2018年3月中国知网显示，《地球物理学报》共出版文献7418篇、总下载1410837次、总被引143452次、(2017版)复合影响因子为3.362、(2017版)综合影响因子为2.582。 报道内容 该刊主要刊登固体地球物理、应用地球物理、空间地球物理和大气、海洋地球物理以及与地球物理密切相关的交叉学科的研究论文，着重报道创新性研究成果。 主要栏目 《地球物理学报》设应用地球物理学、应用地球物理、地球动力学·地震学·地热学·地磁学、空间物理学·大气物理学·大地测量学、地球动力学·地震学·地热学、地球动力学·地震学·地磁学·地热学、空间物理学·大气物理学·重力与大地测量学、地球动力学·地震学·地磁学、空间物理学·大气物理学等栏目。 编委成员
根据2013年1月《地球物理学报》编辑部官网显示，《地球物理学报》编辑委员会拥有编委51人。 编委:艾印双、常旭、陈棋福、陈晓非、底青云、符力耘、高静怀、何丽娟、胡祥云、黄宝春、黄金水、黄忠贤、金振民、李斐、李幼铭、刘代志、刘立波、刘启元、刘瑞源、刘树华、吕达仁、倪四道、沈正康、石耀霖、孙和平、孙建国、万卫星、王椿镛、王家林、王西文、王绪本、魏文博、吴忠良、徐继生、徐文耀、杨宝俊、杨长春、杨文采、姚振兴、张剑锋、郑天瑜、CHAN(陈龙生)、Henry Pollack、Huawei ZHOU(周华伟)、Ivan PSENCIK、Jerming CHIU(邱哲明)、Kunhua CHEN(陈昆华)、T.Yanovskaya、Rushan WU(吴如山)、Xiaobi XIE(谢小碧)、Yu ZHANG(张宇)
国外物理学类核心期刊中英文对照 物理总论类核心期刊表 序号刊名中文译名中图刊号出版国 1 Physical review letters 物理学评论快报530B0003 美国 2 Physical review. E，Statistical，nonlinear，and soft matter physics 物理学评论. E辑，统计物理学、非线性和软凝聚态物理学530B0002－1E 美国 3 Advances In physics物理学进展530C0002 英国 4 Physics reports 物理学报道530LB006 荷兰 5 Physica. A 物理学. A辑530LB007 荷兰 6 Journal of physics. D, Applied physics 物理学杂志. D辑，应用物理学539C0001 英国 7 Journal Of physics. A，Mathematics and general 物理学杂志A辑，数理与普通物理学 530C0003 英国 8 Physics today 今日物理学530B0005 美国 9 Journal of the Physical Society of Japan 日本物理学会志530D0002 日本 10 Reports on progress In physics 物理学进展报告530C0059 英国 11 Computer physics communications 计算机物理学通讯738LB002-A 荷兰 12 Journal of mathematical physics 数学物理学杂志533B0001 美国 13 Journal of computational physics 计算物理学杂志539B0002 美国 14 Physica.D, Nonlinear phenomena 物理学. D辑，非线性现象530LB009 荷兰 15 Journal of experimental and theoretical physics 实验与理论物理学杂志533B0006美国 16 Communications In mathematical physics 数学物理通讯533E0001 德国 17 JETP letters 实验与理论物理学杂志快报533B0005 美国 18 Europhysics letters 欧洲物理学快报530F054 法国 19 Philosophical magazine 哲学杂志530C0001 英国 20 Annals of physics 物理学纪事530B0007 美国 21 Foundations Of physics 物理学基础530LB003 荷兰 22 American Journal of physics 美国物理学杂志530B0006 美国 23 Journal de physique. IV，Proceedings 物理学杂志. 第IV辑，会议录530F0002法国 24 Studies in history and philosophy of modern physics. 现代物理学的历史与哲学研究 500C0078-B 英国 25 Classical and quantum gravity 经典引力和量子引力533C0056 英国 26 Pramana 格致530HA006 印度 27 Annalen der Physik 物理学纪事530E0006 德国 28 Contemporary physics 当代物理学530C0051 英国 29 International Journal of theoretical physics 国际理论物理学杂志533LB006 荷兰 30 General relativity and gravitation 广义相对论与万有引力533LB005 荷兰 31 Canadian Journal of physics 加拿大物理学杂志530NA001 加拿大 32 Indian Journal of pure ＆applied physics 印度理论与应用物理学杂志530HA005 印度 33 Progress of theoretical physics 理论物理学进展533D0001 B本 34 The Journal of chemical physics 化学物理学杂志542B0003 美国 35 IEEE transactions on Instrumentation and measurement IEEE测试设备与测量汇刊 730B0001TIM美国 36 Journal of statistical physics 统计物理学杂志533LB007 荷兰 37 Technical physics letters 技术物理学快报534B0060 美国 38 Philosophical magazine letters 哲学杂志快报530C0001-2 英国 39 Journal of physical and chemical reference data 物理与化学参考数据杂志530B0010 美国 40 Physics World 物理世界539C0051 英国
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荧光共振能量转移技术的基本原理和应用荧光共振能量转移（fluorescence resonance energy transfer，FRET）作为一种高效的光学“分子尺”，在生物大分子相互作用、免疫分析、核酸检测等方面有广泛的应用。在分子生物学领域，该技术可用于研究活细胞生理条件下研究蛋白质-蛋白质间相互作用。蛋白质-蛋白质间相互作用在整个细胞生命过程中占有重要地位，由于细胞内各种组分极其复杂，因此一些传统研究蛋白质-蛋白质间相互作用的方法如酵母双杂交、免疫沉淀等可能会丢失某些重要的信息，无法正确地反映在当时活细胞生理条件下蛋白质-蛋白质间相互作用的动态变化过程。FRET技术是近来发展的一项新技术，为在活细胞生理条件下对蛋白质-蛋白质间相互作用进行实时的动态研究提供了便利。 荧光共振能量转移是指两个荧光发色基团在足够靠近时，当供体分子吸收一定频率的光子后被激发到更高的电子能态，在该电子回到基态前，通过偶极子相互作用，实现了能量向邻近的受体分子转移（即发生能量共振转移）。FRET是一种非辐射能量跃迁，通过分子间的电偶极相互作用，将供体激发态能量转移到受体激发态的过程，使供体荧光强度降低，而受体可以发射更强于本身的特征荧光（敏化荧光），也可以不发荧光（荧光猝灭），同时也伴随着荧光寿命的相应缩短或延长。能量转移的效率和供体的发射光谱与受体的吸收光谱的重叠程度、供体与受体的跃迁偶极的相对取向、供体与受体之间的距离等因素有关。作为共振能量转移供、受体对，荧光物质必须满足以下条件： ①受、供体的激发光要足够分得开；②供体的发光光谱与受体的激发光谱要重叠。 人们已经利用生物体自身的荧光或者将有机荧光染料标记到所研究的对象上，成功地应用于核酸检测、蛋白质结构、功能分析、免疫分析及细胞器结构功能检测等诸多方面。（传统有机荧光染料吸收光谱窄，发射光谱常常伴有拖尾，这样会影响供体发射光谱与受体吸收光谱的重叠程度，而且供、受体发射光谱产生相互干扰。相对于传统有机荧光染料分子，量子点的发射光谱很窄而且不拖尾，减少了供体与受体发射光谱的重叠，避免了相互间的干扰；由于量子点具有较宽的光谱激发范围，当它作为能量供体时，可以更自由地选择激发波长，可以最大限度地避免对能量受体的直接激发；通过改变量子点的组成或尺寸，可以使其发射可见光区任一波长的光，也就是说它可以为吸收光谱在可见区的任一生色团作能量供体，并且保证了供体发射波长与受体吸收波长的良好重叠，增加了共振能量转移效率。）
BRET 生物发光共振能量转移 技术简介： 生物发光共振能量转移（BRET）技术是近10年来出现的一种新的检测蛋白质-蛋白质相互作用的技术.它的最大优势是能在活细胞中实时进行检测，因此能够进行相互作用动力学的研究。在应用这个系统研究感兴趣的蛋白前，首先需要将Rluc或者EYFP 融合到每个蛋白或者他们的辅蛋白上。在细胞中，融合蛋白共表达，然后和荧光素酶和其底物腔肠素反应，当能量供体Rluc，能量受体EYFP 之间距离比较近的时候(10-100?)，那么光将从Rluc(峰值480nm发射)传递到EYFP，形成它的激发，并且发射一个波长在530nm 的发射光，BRET 量化的程度以发射光530nm 和480nm 的比率表示。 实验流程 1、用于BRET的表达质粒构建； 2、融合蛋白表达检测； 3、BRET实验； 4、实验结果分析及提交实验报告 客户提供 1、目的基因cDNA（也可由我公司提供基因克隆） 2、用于实验细胞（如果我公司细胞库有可不需提供） 公司提供 详细实验步骤、使用仪器、及结果分析等详细实验报告。 服务周期和价格 具体咨询本公司 荧光共振能量转移（FRET） 荧光共振能量转移-FRET（Fluorescent Resonance Energy Transfer） 指两个荧光发色基团在足够靠近时，当供体分子吸收一定频率的光子后被激发到更高的电子能态，在该电子回到基态前，通过偶极子相互作用，实现了能量向邻近的受体分子转移。
（1）FRET发生条件： 能量匹配：供体分子的发射光谱可以被受体分子吸收并产生荧光信号。供体分子的发射光谱应与受体分子的激发光谱必须有显著重叠（>30%）； 作用距离：供体分子与受体分子的作用距离为1-10nm； FRET效率公式：用于计算分子/基团间作用距离R 偶极-偶极作用：供体分子与受体分子作用时的向量必须满足一定条件。 （2）FRET的应用： 通过FRET技术可以获得有关两个蛋白分子之间相互作用的空间信息（作用距离、作用方向、能量传递效率）。常用于解决如下问题：蛋白分子的共定位；蛋白分子聚合体；转录机制；转化途径；分子运动；蛋白折叠等生物学问题。 （3）FRET常见的供体-受体荧光分子对： 荧光蛋白类： 染料类：
《物理学报》投稿须知 2014-10-28 《物理学报》是中国物理学会主办的综合性物理学中文学术期刊，登载国内外未曾公开发表的具有原创性的物理学研究论文、前沿领域综述和研究快讯。本刊为半月刊，国内外公开发行，被SCI-CD，SCI-E，Scopus，CA，INSPEC，EI，JICST，AJ和MR等国际核心检索系统收录。 1 刊登文章范围 1.1 本刊重点关注凝聚态物理及其相关学科领域的原创性工作，要求研究论文须有创新性，内容充实完整；研究快讯须含有首创性成果；前沿领域综述应由该领域内知名专家结合本人研究成果完成，有较强的前瞻性和指导性。本刊欢迎实验与理论相结合、创新性强、学术价值高、有足够物理内涵、能引起较为广泛兴趣的论文，要求实验结果可信，实验可重复。1.2 除学术水平外,论文的写作水平也是衡量文章质量高低的一个重要指标，论文的写作质量直接影响到文章被读者认可、引用，写作质量太差的文章不在本刊接收范围。 2 版权和学术规范 2.1 作者投稿须同时转让文稿版权（含各种介质、媒体的版权）给编辑部，作者必须遵守学术规范和准则，切勿一稿多投，杜绝抄袭、剽窃等，保证做到遵守编辑部有关版权转让协议与学术规范承诺中的规定。请在编辑部网站https://www.doczj.com/doc/6710702911.html,首页"下载中心"栏下载"版权协议和学术规范承诺"，通讯作者和第一作者签名后在投稿系统里上传。 2.2 所有论文署名作者均应对论文工作做出过实质性贡献，并对文章负责，严禁与论文无关的人员挂名，对此项研究做出过某种贡献的合作人员和机构应予以感谢，放到致谢里。文章投稿后不允许作者再修改作者署名及单位信息,故请作者投稿前慎重考虑作者署名及单位署名问题。 2.3 论文投稿前，应保证所有作者都知情，同意署名及共同作者的署名排序，且所有署名作者均须对稿件的全部研究内容进行审查，确保结果准确可靠，学术不端行为。 3 来稿要求 编辑部不接收纸稿，作者投稿时须在期刊网站上传pdf格式的电子稿，论文写作要求请参考论文模板，凡不符合要求的文稿，本刊将做退稿处理。 3.1创新点 作者投稿时请注意填写文章创新点介绍，简明扼要地说明文章主要的创新之处，以方便编辑和审稿人能对您的工作做出正确评判。 3.2 中英文题目、摘要、作者单位 题目应简明、准确，不宜用缩略词。摘要应包括研究背景和目的、研究方法、主要结果和讨论等。摘要不能是结论的简单重复，尽量不要使用公式、参考文献和缩略词。英文摘要可以不与中文对应，要求更为详细具体，一般不少于1500个字符，以方便国外同行了解本文工作。中、英文作者单位必须写出全称和邮政编码。 3.3 中英文关键词、PACS代码 请注意选择能反映文章主要内容特征的、准确的关键词和PACS代码，这样能够使更多同行读者检索到并引用您的文章。中英文关键词、PACS专业代码不宜超过4个，列于中、英文摘要后，按其重要性顺列，PACS号不要用00,10,20,30等统代码。 3.4 引言 一个写得好的引言可以帮助读者快速了解文章的研究背景并引起读者兴趣。引言的写作
ZHONGGUO YIXUEZHUANGBEI 于 淼① 高 建① [文章编号] 1672-8270(2009)06-0008-02 [中图分类号] R 197 [文献标识码] B Characteristics of application and technology on FRAP , FRET and FCS/Yu Miao , Gao Jian//China Medical Equipment,2009,6(6):8-9. [Abstract] Fluorescence recovery after photobleaching (FRAP), fluorescence resonance energy transfer (FRET) and fluorescence correlation spectroscopy (FCS) are three experimental techniques based on the fluorescence analysis that are commonly used to study molecular interaction. In this article, we will discuss and compare the application and technical specifications for FRAP , FRET and FCS.[Key words] FRAP; FRET; FCS; Fluorescence Analysis [First-author's address] Laboratory Center, China Medical University, Shenyang 110001, China. 荧光漂白恢复、荧光共振能量转移和荧光相关光谱检测的技术特点 [摘要] 荧光漂白恢复(FRAP)、荧光共振能量转移(FRET)和荧光相关光谱(FCS)是三种以荧光为基础的检测技术，常用来研究分子间相互作用。对三种技术的特点做以比较和讨论。 [关键词] 荧光漂白恢复；荧光共振能量转移；荧光相关光谱；荧光检测 作者简介 于淼,女,(1980- )，硕士，助教。现就职于中国医科大学实验技术中心，主要从事激光扫描共聚焦显微镜工作。 FRAP：经荧光素标记的某一区域被光照射后，荧光物质的光化学结构被破坏，荧光强度下降，但随之此处荧光强度会逐渐恢复，荧光强度与恢复强弱及快慢代表周围分子扩散的速率或分子运动速度[1]。 FRET：受激态荧光素（供体）将其能量向另一个荧光素（受体）传递，使后者被激发，这一过程称荧光能量共振转移。测定FRET程度的参数，包括供体淬灭、受体发射、供体荧光寿命、供体荧光去极化等[2]。 FCS：是一种通过检测微区内（共焦体积）分子 的荧光信息（强度、波动、波长等）来分析样品特性的检测 技术，类似于传统的荧光分光光度计，主要用于液态样品的成份分析[3]。 以上三种技术的主要参数有： 扩散率：测量扩散的速率，通常表现在分子和分子络合物的扩散系数。 多组分扩散：用来检测和区别单个和多组分之间扩散的能力。 运动分量：检测能够自由扩散的组分。 ①中国医科大学实验技术中心 辽宁 沈阳 110001
荧光共振能量转移技术的基本原理和应用 荧光共振能量转移（fluorescence resonance energy transfer，FRET）作为一种高效的光学“分子尺”，在生物大分子相互作用、免疫分析、核酸检测等方面有广泛的应用。在分子生物学领域，该技术可用于研究活细胞生理条件下研究蛋白质-蛋白质间相互作用。蛋白质-蛋白质间相互作用在整个细胞生命过程中占有重要地位，由于细胞内各种组分极其复杂，因此一些传统研究蛋白质-蛋白质间相互作用的方法如酵母双杂交、免疫沉淀等可能会丢失某些重要的信息，无法正确地反映在当时活细胞生理条件下蛋白质-蛋白质间相互作用的动态变化过程。FRET技术是近来发展的一项新技术，为在活细胞生理条件下对蛋白质-蛋白质间相互作用进行实时的动态研究提供了便利。 一、FRET技术基本原理 荧光共振能量转移是指两个荧光发色基团在足够靠近时，当供体分子吸收一定频率的光子后被激发到更高的电子能态，在该电子回到基态前，通过偶极子相互作用，实现了能量向邻近的受体分子转移（即发生能量共振转移）。FRET是一种非辐射能量跃迁，通过分子间的电偶极相互作用，将供体激发态能量转移到受体激发态的过程，使供体荧光强度降低，而受体可以发射更强于本身的特征荧光（敏化荧光），也可以不发荧光（荧光猝灭），同时也伴随着荧光寿命的相应缩短或延长。能量转移的效率和供体的发射光谱与受体的吸收光谱的重叠程度、供体与受体的跃迁偶极的相对取向、供体与受体之间的距离等因素有关。作为共振能量转移供、受体对，荧光物质必须满足以下条件： ①受、供体的激发光要足够分得开； ②供体的发光光谱与受体的激发光谱要重叠。 人们已经利用生物体自身的荧光或者将有机荧光染料标记到所研究的对象上，成功地应用于核酸检测、蛋白质结构、功能分析、免疫分析及细胞器结构功能检测等诸多方面。（传统有机荧光染料吸收光谱窄，发射光谱常常伴有拖尾，这样会影响供体发射光谱与受体吸收光谱的重叠程度，而且供、受体发射光谱产生相互干扰。最新的一些报道将发光量子点用于共振能量转移研究，克服了有机荧光染料的不足之处。
2012年生物物理复习要点 第一章生物物理绪论 1. 生物物理的定义、研究内容和研究手段； 2. 生物物理的研究方法； 3. 为什么学多年来“生物物理学”的确切定义一直是该学科领域认 为不易回答的问题？ 4. 在17-19世纪生物物理发展的早期，主要涉及哪些方面的零散研究？那时为什么没能出现生物物理这门学科？ 5. 为什么说X射线及其X射线衍射定律的发现是生物物理迅速发展的先决条件？ 6. 1934年薛定谔（Schrodinger）在其系列演讲“生命是什么？--活细胞的物理观”中，倡导用物理学的观点和方法研讨生命的奥秘。他在 报告中提出了三个重要观点是什么？ 7. 近几十年来生物物理的发展和现状说明了什么观点？ 8. 生物物理仪器与实验技术包括哪几个方面？并列举各类中代表设备。 9. 生物物理研究内容是如何分类的？不同分类中包含哪些内容？ 10. 说明鸟为什么会飞的主要原因？ 第二章生物物理的量子力学基础 1. 掌握概念：热辐射、平衡热辐射、单色辐射强度、绝对黑体、光 电效应、光量子、发射光谱、吸收光谱、德布罗意假设、德布罗波、 海森伯测不准关系、 2. 基尔霍夫定律的内容； 3. 什么是普朗克能量量子化假设？ 4. 光电效应表现出哪四个实验规律？光电效应中经典物理理论的困 难是什么？ 5. 研究原子结构规律有哪两条途径？原子核式结构的缺陷是什么？ 玻尔原子理论有哪三个基本假设？玻尔原子理论有何重要意义？ 6. 解释光的波粒二象性；波动性和粒子性的具体体现；
7. 质量为m的粒子，以速度v运动时，不但具有粒子的性质，也具有波动的性质；波动性和粒子性的联系式即德布罗意关系式是什么？ 8. 如何从从德布罗意波导出氢原子玻尔理论中角动量量子化条件？ 9. 1923年戴维逊物质波验证实验内容；1927年汤姆孙电子衍射实验内容； 10. 德布罗意波为概率波的含义是什么？ 11. 无数实验证明了实物粒子都具有波动性，如何描述其运动规律 呢？ 12. 薛定谔方程是如何建立的？ 13. 解释波函数物理意义； 14. 如何从测不准关系说明原子光谱宽度？ 第三章生物分子的相互作用 1. 分子的性质有哪些因素决定？ 2. 构型和构象的概念和区别；什么是分子构造？ 3. 化学键按成键时电子运动状态的不同可分为几种类型？分子间弱 相互作用有哪些？ 4. 离子键的定义和特点； 5. 共价键的定义和特点；用测不准关系说明共价键形成的要点； 6. 阐述价键理论的要点； 7. 什么是杂化轨道？sp、sp2和sp3的含义； 8. 分子轨道理论的主要内容； 9. s-s原子轨道和p-p原子轨道的含义； 10. 分子轨道：轨道、σ键和σ电子；π轨道、π键和π电子的含义； 11. 诱导偶极子的概念；电相互作用有哪些类型？ 12. 分子间存在的范德华力有三种来源，即色散力(London力)、诱导力(Debye力)和取向力(Keesom力) ，它们的作用机制是什么？ 13. 范德华力的特点、作用范围、受影响的主要因素对分子构成的物 质性质的影响； 14. 氢键的概念和特征；形成氢键必须具备的条件； 15. 什么是孤对电子？
Ce3+,Mn2+共掺的Ca4Y6(SiO4)6F2的发光性质 和能量传递* 米瑞宇夏志国?刘海坤 (中国地质大学(北京)材料学院,北京100083) (2013年2月26日收到;2013年3月12日收到修改稿) 采用高温固相法制备了Ca4?x Y5.95(SiO4)6F2:0.05Ce3+,x Mn2+系列荧光粉,并对其发光性质以及Ce3+,Mn2+在Ca4Y6(SiO4)6F2(CYSF)基质中的能量传递过程进行了研究.相结构研究表明:CYSF属于一种基于磷灰石结构的类质同象化合物.CYSF:0.05Ce3+,x Mn2+荧光粉在200—373nm为宽带激发光谱,Ce3+和Mn2+在408nm和602nm的发射峰分别由Ce3+的5d→4f的跃迁和Mn2+的4T1(4G)→6A1(6S)的跃迁产生.光谱重叠现象以及荧光寿命测试结果证明了Ce3+对Mn2+具有敏化作用,能级结构分析进一步证实该体系中存在Ce3+→Mn2+的能量传递过程,可有效地将Ce3+的蓝光转换为红橙光. 关键词:磷灰石,发光性质,能量传递 PACS:78.55.Hx DOI:10.7498/aps.62.137802 1引言 磷灰石是一族以钙磷酸盐为代表的矿物,主要包括氟磷灰石、羟磷灰石、氯磷灰石.磷灰石的晶体化学通式为A10[PO4]6Z2,式中A是以Ca2+为代表的2价阳离子,如Mg2+,Fe2+,Sr2+,Pb2+,Cd2+, Zn2+,Ba2+,稀土元素离子、碱土金属离子Na+, K+以及Ag+也可进入A位,形成耦合类质同像替换.结构中A离子可占据两种配位位置:配位数为9的Ca1与配位数为7的Ca2位置.其中[PO4]3?可被[SiO4]4?,[SO4]2?,[CO3]2?,[AsO4]3?,[VO4]3?, [CrO4]2?等络阴离子团取代.Z主要由O2?,F?, OH?,Cl?组成,被称之为通道离子.磷灰石结构的同质多像变体有很多种类,并且是作为研究发光特性很好的基质材料[1?4]. Mn2+为过渡金属离子,具有不完全充满的d 层,其电子组态为3d5.其基态为6S5/2,第一激发态为4G.独立存在时,6S5/2→4G的跃迁是自旋禁戒的,两者之间的跃迁吸收和发射都很弱.但当Mn2+作为激活剂进入基质晶格后,6S5/2和4G能级受晶体场干扰发生劈裂,自旋禁戒部分解除,增大跃迁概率,使发光成为可能.随晶场对跃迁禁戒性的解除程度的大小,以及Mn2+所处基质的不同,Mn2+的荧光光谱的波长范围在490—750nm之间变化[5?7].目前所了解的以Mn2+为发光中心的无机化合物发光材料已经超过了500种,这些材料很多已经被广泛的应用于照明和显示领域.Mn2+也已经用于磷灰石结构及其类质同象变体基质中作为激活剂.同时,Ce3+,Eu2+,Pr3+等均对Mn2+的发光具有敏化作用,选择合适的敏化剂可提高Mn2+的发光效率.其中以Ce3+对Mn2+的敏化应用较为广泛,例如周济等[8]对Ce,Mn激活氟磷酸钙的发光特性及其相互作用进行了相关研究;Zhang等[9]研究了Ca3Gd7(PO4)(SiO4)5O2:Ce3+/Tb3+/Mn2+荧光粉的发光性质;Li等[10]对Ca2Gd8(SiO4)6O2: Ce3+/Mn2+荧光粉的颜色调变和能量传递的一系列深入的讨论. *国家自然科学基金(批准号:51002146,51272242),北京市自然科学基金(批准号:2132050)和教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号: NCET-12-0950)资助的课题. ?通讯作者.E-mail:xiazg@https://www.doczj.com/doc/6710702911.html, c?2013中国物理学会Chinese Physical Society https://www.doczj.com/doc/6710702911.html,