لومینسانس (Luminescence) به مفهوم تابش نور توسط منبعی است که گرما ندارد و بنابراین می‌توان آن را تابش سرد نامید. این تابش ممکن است ناشی از یک واکنش شیمیایی، آزاد شدن انرژی الکتریکی، حرکت ذرات در سطح زیر اتم (subatomic motions) یا یک کریستال تحت فشار باشد.

 

در نقطه مقابل آن، تابش گرم (Incandescent) قرار دارد که به تشعشع الکترومغناطیسی (شامل نور مرئی) از یک جسم گرم و در اثر افزایش دما گفته می‌شود. دسته سوم از تابش‌ها، تشعشعات رادیواکتیو است که قبلاً آن را نوعی تابش سرد می‌دانستند و به آن رادیولومینسانس گفته می‌شد، اما هم‌اکنون تابش جداگانه‌ای محسوب می‌شود.


انواع لومینسانس شامل کمی‌لومینسانس (تابش سرد ناشی از یک واکنش شیمیایی)، بیولومینسانس (واکنش بیوشیمیایی درون یک موجود زنده، مثل کرم شب تاب)، الکترولومینسانس (عبور جریان الکتریکی، مانند لامپ‌های LED)، الکتروکمی‌لومینسانس (ای‌سی‌ال، واکنش الکتروشیمیایی)، فسفرسانس (مانند عقربه‌های شب‌نمای ساعت)، و … است.


یک مثال معروف کمی‌لومینسانس، آزمایش شناسایی خون (luminol test) در پزشکی قانونی است که در آن لومینول در اثر تماس با آهن موجود در هموگلوبین شروع به تابش می‌کند.


محدودیت اصلی تابش‌های سرد این است که پایدار نستند و برای تداوم آن‌ها باید چاره‌ای اندیشید. به‌عنوان مثال، در ساعت‌های گرانقیمت برای افزایش پایداری فسفر از مقدار بسیار کمی رادیواکتیو استفاده می‌شود. این مشکل در الکتروکمی‌لومینسانس (ECL) با استفاده از الکتریسیته حل شده است. منبع تابش در ECL اغلب یک هیدروکربن آروماتیک چند حلقه‌ای، یک کمپلکس فلزی، ذره کوانتومی (Quantum Dot) یا نانو (Nanoparticle) است.

 

در حلال‌های ارگانیک برای ECL می‌توان به طور هم‌زمان از شکل‌های اکسیدشده و احیاشده در الکترودهای مثبت و منفی استفاده کرد. اما در محیط‌های آبی که اغلب برای اهداف آزمایشگاهی به کار می‌رود به‌دلیل تجزیه الکتروشیمیایی مولکول‌های آب، چنین امکانی وجود ندارد و منبع تابش در یک الکترود با یک مولکول واکنش‌گر همراه (coreactant) اکسیده و طی یک واکنش اکسیداسیون و احیا تبدیل به یک عامل احیاکننده قدرتمند می‌شود.


در اغلب روش‌های آزمایشگاهی مبتنی بر ECL از کمپلکس‌های روتینیوم (Ruthenium) یا به طور اختصاری Ru و به‌ویژه [Ru (Bpy)3]2+ یا Tris(bipyridine)ruthenium(II) chloride استفاده می‌شود که به‌شکل کریستال قرمز، با طول موج تابش ۶۲۰ نانومتر است و توسط تری‌پروپیل‌آمین (Tripropylamine) یا TPA بازتولید می‌شود.

 

نور تابش شده در ای‌سی‌ال توسط لوله‌های تشدیدکننده یا photomultiplier tubes (PMT) یا فوتودیودهای سیلیکونی یا حس‌گرهای فیبر نوری پوشیده از طلا جذب می‌شود.


امتیاز اصلی ECL بر روش‌هایی مانند الایزا این است که نیاز به منبع نور ندارد و خود آنالیت، منبع تابش است. همین تفاوت کوچک، حساسیت و ویژگی آزمایش را چندین برابر افزایش داده و باعث می‌شود محدوده جواب‌دهی یا خطی بودن منحنی تابش-دوز در ECL بسیار وسیع بوده، اغلب عوامل مخدوش‌کننده نیز حذف شوند. اندازه‌گیری غلظت آنالیت‌ها در بسیاری از روش‌های آزمایشگاهی براساس عبور نور از محلول و میزان جذب آن استوار است. این فرآیند با رسم منحنی تابش-دوز نشان داده می‌شود و در بخشی از منحنی که ارتباط تابش و دوز یا غلظت آنالیت خطی باشد می‌توان به نتایج آن آزمایش اعتماد کرد.


این ویدئو در آپارات مراحل الکتروکمی‌لومینسانس را نشان می‌دهد.


منبع