Sylabus
Úvod k optickým metodám - Fyzikální popis optického záření, technické prostředky optické spektroskopie.
Interakce optického záření s izolovanou molekulou: interakce dvouhladinového systému s elmag. zářením, dipólová aproximace, vztah absorpce a emise. - Šíření záření v kondenzovaném prostředí, vztah mezi molekulárními parametry a optickými konstantami, Kramersovy-Kronigovy vztahy.
Mnohoatomová molekula jako objekt optického studia - Separace vnitřního a vnějšíh pohybu, translační a rotační difuze. - Vibrační pohyb molekul: vnitřní vibrační souřadnice, řešení v harmonickém přiblížení, normální vibrační mody, charakteristické vibrace, odchylky od harmonické aproximace. - Elektronové stavy molekuly: charakteristika molekulových orbitalů, multiplicita.
Absorpční spektroskopie mnohoatomových molekul - Průchod optického záření absorbujícím prostředím,
Lambertův-Beerův zákon. - Vibrační spektra: absorpční spektra v IR oblasti, výběrová pravidla, interpretace spekter. - Elektronová absorpční spektra: elektronový dipólový moment přechodu, struktura elektronově- vibračních přechodů, pásový charakter spekter, interpretace elektronových spekter. - Vliv mezimolekulových interakcí na absorpční spektra. - Techniky měření absorpčních spekter: měření propustnosti, příprava vzorků, faktory ovlivňující přesnost měření, reflexní metody, fotoakustická spektroskopie. - Aplikace při studiu biologických objektů.
Polarizační metody v absorpční spektroskopii - Lineární dichroismus: princip metody a oblasti použití -
Cirkulární dichroismus: princip vzniku cirkulárního dichroismu, principy měření, informační obsah spekter, aplikace při studiu biologických objektů.
Metody optického rozptylu - Elastický a kvazielastický rozptyl: definice, vznik, vlastnosti, způsoby měření, informační obsah, aplikace. - Ramanův rozptyl: základy teorie, charakteristiky klasického Ramanova rozptylu, způsob měření, faktory ovlivňující přesnost, informační obsah, aplikace v biologii, rezonanční
Ramanův rozptyl, povrchem zesílený Ramanův rozptyl.
Nelineární optické metody Koherentní interakce více elmag. vln, fázová shoda, dvoufotonová absorpce, stimulovaný Ramanův a hyperramanův rozptyl, koherentní antistokesův Ramanův rozptyl.
Obecné zákony přeměny budící energie v luminiscenci: Jabloňského diagram, zářivé a nezářivé přechody, fluorescence a fosforescence, vnitřní a interkombinační konverze
Základní charakteristiky fluorescence: intenzita, excitační a emisní spektra, kvantový výtěžek, doba života a jeho vztah s absorpcí, polarizovaná fluorescence v roztocích, anisotropie fluorescence, stupeň polarizace, fotoselekce, Perrinova rovnice
Měření stacionárních fluorescenčních spekter: základní sestava spektrofluorimetru, excitační zdroje světla, filtry a polarizátory, monochromátory, analogová detekce a
čítání fotonů, korekce emisních spekter, měření kvantového výtěžku
Měření dob života fluorescence:
časová oblast: dohasínání intenzity fluorescence, přístrojová funkce, konvoluční integrál, magický úhel, střední doba života, časově korelované čítání jednotlivých fotonů, streak kamera; frekvenční oblast: basic principles, závislost modulace a fáze na frekvenci pro jednu dobu života, fázový fluorimetr
Vliv rozpouštědla na fluorescenční spektra: obecné interakce s rozpouštědlem,
Lippertova rovnice, specifické interakce, vliv teploty
Zhášení fluorescence: dynamické zhášení, srážkový mechanismus, Stern-Volmerova rovnice, statické zhášení, aplikace při studiu proteinů
Rezonanční přenos fluorescenční energie: rychlostní konstanta přenosu excitace z donoru na akceptor, Forsterova vzdálenost, překryvový integrál, orientační faktor, aplikace při měření molekulárních vzdáleností
Excimerová fluorescence: excimer, exciplex, dvouhladinové schéma, základní spektrální a časové charakteristiky excimerové fluorescence
Klasifikace fluoroforů: vlastní a nevlastní fluorofory, fluorescence bílkovin, fluorescenční sondy
Anotace
Metody optické absorpční spektroskopie, chiroptické metody a metody fluorescenční aplikované v biofyzikálním výzkumu