晚上我很少去后院,因为怕蚊子。昨晚需要去工具房,拿钳子修小朋友的眼镜,才迫不得已去了一次后院。锁上工具房,转身的瞬间我突然有眼冒金星的感觉。为了安全,赶紧停下,却发现有接二连三的“金星”出现。仔细观察后我确认那一闪一闪的金星是飞虫,我立刻意识到,必定是萤火虫。这是我第一次亲眼看见那美丽的荧光,不是纯绿。查了一下萤火虫发光的波长是560nm,介于黄绿之间。这可能解释为什么我误以为,萤火虫一闪一闪的发光是眼冒金星。
萤火虫发光实际上是一种化学发光,本质是荧光素因氧化产生不稳定的激发态,激发态电子回落到稳态,释放出光子。据说萤火虫如何控制其周期开关的发光仍然是待解之谜。
我读博时入门课题是半导体量子点的电致化学发光,激发态的产生是电化学反应。一般是在工作电极上交替施加正负电位,以产生不同荷电态的量子点,二者碰撞,交换电子产生不稳定的激发态而发光。后来我们在尝试碳纳米管的电致化学发光时意外发现了电化学自上而下法制备可以发光的碳量子点。这种光致发光才是严格科学意义上的荧光,也就是物质的稳态电子被吸收的光子激发到高的能级,当电子回落到稳态时就会发光。我们发现的碳量子点发光波长在470 nm,所以是蓝光。
毕业后在光源工作,一类重要的检测器件就是荧光检测器。基本原理和以上的可见光荧光一样,都是光致电子激发。但被吸收光,或称激发光以及产生的荧光都是波长很短,能量很高的X光。X-光荧光有个特性是不同元素对应不同波长,应用这个原理我们可以定量元素含量,如果荧光和照相结合就可以定量元素的分布,很多光源都可以实现纳米级分辨率。荧光检测又可以细分为总光,选定波长的部分光,以及更先进的倒置部分光(IPFY)。这类荧光虽然目不可视,但对科学家来讲依然美丽,就像夜空中的萤火虫。
直到写道这里才意识到萤火虫的萤,和荧光的荧,是不一样的。不过光总归是一样的,不管什么颜色,虽然能量不同,波长不同,光子的速度都是一样的,光子的质量(0)也是一样的。美丽的莹(荧)光也是神秘的,所以吸引人。
2025-07-12 于拉萨尔
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