Stokes shift

stokes shiftは、分子が光を吸収して励起状態になった後、光を放出する前に一部のエネルギーを熱として失う現象に起因します。その結果、放出される光の波長は、吸収された光の波長よりも長くなります。この現象は、蛍光分析やバイオイメージングにおいて、励起光と蛍光を光学的に分離するために不可欠な特性です。

物理的なメカニズムと重要性

この波長差が生じる主な理由は、励起状態における振動緩和にあります。吸収されたエネルギーの一部が分子内部の振動や回転に費やされるため、放出される光子のエネルギーが低下し、結果として波長が長くなる（赤色方向にシフトする）ことになります。この特性があるおかげで、フィルターを用いて励起光を除去し、純粋な蛍光信号のみを検出することが可能になります。

反ストークスシフトとの対比

通常はstokes shiftが起こりますが、稀に吸収波長よりも短い波長の光が放出される現象があり、これをanti-stokes shift（反ストークスシフト）と呼びます。これは、分子が既に熱的に励起された振動状態にある場合に発生します。一般的な蛍光現象ではstokes shiftが支配的ですが、特殊な条件下ではこの逆の現象が観察されることがあります。