Preparazione di nanocristalli di semiconduttori come marcatori luminescenti biocompatibili

Una volta assorbito il fotone possono verificarsi diversi processi di rilassamento dello stato eccitonico e la ricombinazione buca-elettrone può avvenire attraverso un processo radiativo e dare quindi luminescenza.

L'energia assorbita viene liberata emettendo un fotone di energia (hυ') minore all'energia ( hυ) del fotone assorbito, generando fenomeni di luminescenza che possono essere di due tipi: fluorescenza o fosforescenza.

In base alle regole di selezione per l'assorbimento, l'irradiazione di una specie molecolare produce l'eccitazione della popolazione elettronica del livello S0 ad uno dei livelli vibrazionali di uno dei livelli elettronici eccitati normalmente a molteplicità pari a quella dello stato fondamentale (la molteplicità descrive i diversi tipi di stati elettronici in base allo spin).

Successivamente si hanno processi veloci di rilassamento non radiativo (vibrazionale) attraverso i quali viene raggiunto il più basso livello vibrazionale del livello elettronico eccitato. Se quest'ultimo è uno stato elettronico eccitato superiore ad S1, la molecola, attraverso un processo chiamato conversione interna, si riporta rapidamente allo stato di singoletto più basso.

In questa condizione la molecola può tornare allo stato fondamentale per via non radiativa, generando calore, o se l'energia posseduta è troppo grande per poter essere accettata dalle molecole circostanti, per via radiativa con emissione spontanea di luce detta fluorescenza (processo spin permesso, transizione elettronica senza cambiamento di spin).

Un'altra possibilità è che la molecola passi allo stato di tripletto (Intersystem Crossing) a molteplicità differente. Anche in questo caso la molecola eccitata cede energia alle molecole circostanti portandosi nel livello vibrazionale più basso di T1, a questo punto, però, non ha abbastanza energia per tornare allo stato di singoletto e la transizione a tripletto è proibita: la molecola è “intrappolata”.

Ma l'accoppiamento spin-orbita permette la transizione singoletto-tripletto e la molecola irradia debolmente. Questo processo di emissione spontanea è detto fosforescenza.