Modelado de los procesos de absorción, emisión y re-absorción de luz en soluciones fluorescentes con elevada absorbancia

MARTÍN MIRENDA; HERNÁN B. RODRÍGUEZ; NICOLÁS I. KRIMER; DARÍO RODRIGUES

San Miguel de Tucumán

Encuentro; 101 Reunión de la Asociación Física Argentina; 2016

Asociación Física Argentina

El tratamiento matemático exacto de los procesos de absorción, emisión y re-absorción, que tienen lugar cuando un haz de luz colimado y monocromático incide sobre una solución fluorescente con elevada absorbancia, depende fuertemente de la geometría del sistema y suele requerir de cálculos sofisticados. En este trabajo presentamos un modelo simplificado que permite reconstruir los espectros de fluorescencia experimentales. Esencialmente, se propone tratar al conjunto de fluoróforos excitados como si todos ellos se encontraran en un mismo plano perpendicular al haz, y ubicados en la mediana de su distribución poblacional. Utilizando la ley de Beer-Lambert es posible calcular la atenuación sufrida por la re-absorción considerando que todos los fotones se emiten desde dicho plano. El modelo fue aplicado para reproducir los espectros de fluorescencia y las eficiencias cuánticas de soluciones de 9,10-difenil antraceno en tolueno en un amplio intervalo de concentraciones. Para la determinación experimental de los espectros de emisión fue necesario adaptar la técnica de medición convencional -donde la dirección del haz de excitación y la dirección de detección forman un ángulo de 90°- a una geometría de trasmisión donde el ángulo entre la excitación y la detección es de 180°. Los resultados muestran que los espectros de fluorescencia calculados con este modelo reproducen con gran precisión los espectros experimentales, incluso para concentraciones 13 mM donde los valores de absorbancia son ~14 para la longitud de onda de excitación.