נצילות קוונטית

הנצילות הקוונטית (מסמנים $\mathrm{\Phi }$ או $QY$) של תהליך שנוצר על ידי קרינה היא מספר הפעמים שמתרחש אירוע ספציפי לכל פוטון שנספג על ידי המערכת. "האירוע", הוא בדרך כלל סוג של תגובה כימית.

יישומים

הנצילות הקוונטית של התפרקות מולקולת מגיב בתגובה כימית מוגדרת באופן הבא:

$\mathrm{\Phi }=\frac{\mathrm{\#}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{u}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{s}\mathrm{d}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{m}\mathrm{p}\mathrm{o}\mathrm{s}\mathrm{e}\mathrm{d}}{\mathrm{\#}\mathrm{p}\mathrm{h}\mathrm{o}\mathrm{t}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{a}\mathrm{b}\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{r}\mathrm{b}\mathrm{e}\mathrm{d}}$

כלומר, היחס בין מספר המולקולות שהתפרקו לבין מספר הפוטונים שנבלעו.

הנצילות הקוונטית באירוע אחר, פלואורסצנציה, מוגדרת באופן הבא:תבנית:הערה

$\mathrm{\Phi }=\frac{\mathrm{\#}\mathrm{p}\mathrm{h}\mathrm{o}\mathrm{t}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{e}\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{t}\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{d}}{\mathrm{\#}\mathrm{p}\mathrm{h}\mathrm{o}\mathrm{t}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{a}\mathrm{b}\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{r}\mathrm{b}\mathrm{e}\mathrm{d}}$

כלומר, היחס בין מספר הפוטונים שנפלטו לבין מספר הפוטונים שנבלעו.

דוגמאות

נצילות קוונטית משמשת במידול פוטוסינתזה:תבנית:הערה

$\mathrm{\Phi }=\frac{\mathrm{\mu }\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{f}\mathrm{i}\mathrm{x}\mathrm{e}\mathrm{d}}{\mathrm{\mu }\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{p}\mathrm{h}\mathrm{o}\mathrm{t}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{a}\mathrm{b}\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{r}\mathrm{b}\mathrm{e}\mathrm{d}}$

בתהליך פירוק פוטוכימי, כאשר מולקולה מתפרדת לאחר בליעת אור, הנצילות הקוונטית היא היחס בין מספר המולקולות המפורקות לבין מספר הפוטונים שנבלעים על ידי המערכת. מאחר שלא כל הפוטונים נספגים באופן פרודוקטיבי, הנצילות הקוונטית האופיינית תהיה קטנה מ -1.

נצילויות קוונטיות גדולות מ-1 אפשריות עבור תגובת שרשרת מבוססת קרינה או פוטוניקה, כאשר פוטון בודד מעורר שרשרת של טרנספורמציות. דוגמה אחת היא תגובה של מימן עם כלור שבה ניתן לייצר $10^6$ מולקולות של מימן כלורי פר מנה של אור כחול שנבלע.תבנית:הערה

בספקטרוסקופיה אופטית, נצילות קוונטית היא ההסתברות שמצב קוונטי מסוים ייווצר ממצב קוונטי התחלתי נתון. לדוגמה, במעבר ממצב סינגלט למצב טריפלט, הנצילות נקבעת על פי מספר המולקלות שעברו על ידי עירור אופטי ממצב אחד למשנהו.

באופן אמפירי, ניתן למדוד נצילות קוונטית פלאורסצנטית יחסית (לדוגמה מסוימת) בהשוואה לנצילות קוונטית ידועה (למשטח ייחוס):תבנית:הערה

$\mathrm{\Phi }={\mathrm{\Phi }}_{\mathrm{R}}\times \frac{𝐼𝑛𝑡}{{𝐼𝑛𝑡}_{\mathrm{R}}}\frac{1-10^{-A_{\mathrm{R}}}}{1-10^{-A}}\frac{n^2}{{n_{\mathrm{R}}}^2}$

כאשר R מציין ערכי ייחוס, Int הוא אינטגרל המהווה את השטח תחת "פיק" הפליטה, A היא הצפיפות האופטית באורך גל הבליעה ו-n הוא מקדם השבירה של התמיסה.תבנית:הערה

ראו גם

• יעילות קוונטית