fosforescenza
fosforescenza
Fenomeno luminoso consistente nell’emissione di radiazione da parte di una molecola che è stata eccitata, mediante un’altra radiazione, in uno stato elettronico di energia superiore rispetto allo stato di più bassa energia (fondamentale) ed è poi passata in uno stato eccitato caratterizzato da diverso spin. Accanto alla fluorescenza, con la quale compete, è uno dei meccanismi mediante i quali una molecola che viene portata in uno stato elettronico (e vibrorotazionale) eccitato ritorna nel suo stato fondamentale. La differenza tra i due processi sta nella menzionata conversione dello stato eccitato in uno stato, pure eccitato, dotato di spin diverso. Se, per es., si prende in esame una molecola il cui stato fondamentale sia caratterizzato da spin totale 0 (S=0; 2S+1=1, cioè stato di singoletto), l’eccitazione porterà la molecola in uno stato eccitato anch’esso di singoletto, perché le regole quantistiche (regola di Wigner) non consentono una variazione di spin. Da questo stato la molecola può seguire varie vie di decadimento, radiative o no, che la riportano nello stato fondamentale (per es. emettere per fluorescenza). In casi particolari, può accadere che la molecola eccitata, dopo aver perduto non radiativamente l’eccesso di energia vibrorotazionale, si converta in uno stato eccitato a spin diverso (per es. uno stato con S=1, cioè di tripletto). Questo fenomeno, piuttosto raro, prende il nome di conversione intersistema, ed è più frequente per molecole contenenti atomi pesanti. Esso richiede che le due curve di energia potenziale degli stati eccitati di singoletto e tripletto si incrocino, cioè che i due stati abbiano, per una certa geometria molecolare, energia uguale o molto simile. Una volta convertita nello stato di tripletto, la molecola può subire un decadimento interamente non radiativo (mediante collisioni) verso lo stato fondamentale oppure un decadimento radiativo simile a quello che produce la fluorescenza: dapprima non radiativo, con perdita dell’eccesso di energia vibrorotazionale, poi radiativo, con emissione di radiazione. Questa emissione è appunto la fosforescenza. Poiché il decadimento di fosforescenza richiede un nuovo cambiamento di spin (lo stato fondamentale è di singoletto), esso procede con molta lentezza, perché non è favorito dalle regole della meccanica quantistica. Per questo motivo, l’emissione luminosa può persistere per tempi lunghi (secondi o anche ore) successivamente all’eccitazione, al contrario di quanto accade nella fluorescenza. Inoltre, la fosforescenza è favorita dalle basse temperature e dai solventi molto viscosi, che rallentano il decadimento collisionale.