染料聚集

通过吸收光，染料分子进入电子激发状态。在这种情况下，吸收的能量仅存储很短的时间，并在激发态的生命周期后再次辐射，例如荧光。

在染料溶液中，激发的染料分子（可视为点偶极子或振荡器）如果它们之间的距离足够大，则不会相互影响。因此，集合中存在的发色团的吸收和荧光不会改变。

在发色团之间的平均距离约为5-10nm处，影响仅通过振荡器的“辐射场"发生，即没有直接接触。例如，通过染料分子的模型证明了两个染料分子之间的这种相互作用。 福斯特共振能量转移 （FRET） 描述。

如果发色团之间的距离变得更小，例如在非常浓缩的溶液中，由于各个振荡器的静电力，可能会产生强烈的相互影响。由于单个染料分子的分子间相互作用，这种染料溶液的吸收和荧光行为都发生了很大变化。


罗丹明6G水中
在罗丹明6G浓水溶液的紫外/可见光谱中，可以在主吸收带的短波侧观察到肩部的外观。如果通过稀释溶液来改变浓度（c），并以相同的方式增加比色皿的层厚（d），以便根据朗伯-比尔定律始终可以期望相同的吸光度，则可以发现以下过程：



等吸点的出现 - 所有涉及物质的浓度变化是线性的，dE / dc = 0适用 - 表明两个（或多个）物种正在以定义的方式相互转化或彼此平衡。因此，这是一个动态平衡。



解离或二聚化常数可以通过实验确定：在稀释系列中，溶液的稀释总是由层厚度的变化补偿，“有效消光系数"可以通过在了解稀释因子和重量浓度的情况下（单体）最大值处测量的吸光度来计算。重量浓度由不发生二聚化的高度稀释溶液的紫外光谱确定。由于朗伯-比尔定律中的单个吸收具有相加性，因此可以用反应方程或.dem质量作用定律来表示有效吸光度或有效消光系数。 通过解离常数的参数变化和合适的图形绘制，最终得到一条直线，从其斜率和截距中可以确定单体和二聚体的消光系数。

疏水相互作用
有机染料的聚集尤其发生在具有高离子强度的水或溶剂中。主要原因是分子间范德华力：通过所谓的“疏水相互作用"，亲脂性分子试图“逃避"亲水性水分子，即为水合物壳提供尽可能小的表面积。这种现象还导致玻璃表面上的染料或基底分子上的非特异性键的吸附。

形成二聚体或更高聚集体的趋势取决于

 

由于它是动态平衡 - 如上所述 - 二聚体可以通过稀释溶液转化为单体。当测量的吸收光谱不再随着进一步稀释和层厚度的相应增加而变化时，达到“单体光谱"。适用于大多数疏水性 阿托-这是吸光度约为0.04（层厚1cm;c = 10-7 – 10-6 摩尔/升）。




蛋白质偶联物中的分子内相互作用/DOL测定
当染料NHS酯与蛋白质的氨基反应时，可以形成染料偶联物，其中共价键合的染料分子紧密相邻并且可以相互作用。这以同样的方式表现为吸收光谱的强烈变化，正如在ATTO 565阶亲和素偶联物的例子中可以清楚地看到的那样：



在共轭光谱中观察到一个额外的短波吸收带，类似于具有足够高浓度的水性染料溶液的“二聚体带"。因为在这种情况下它是 分子内 共价键合染料分子的相互作用，吸收光谱通过稀释共轭溶液而改变 不！
在这种情况下，标签程度（DOL）的确定在我们的工作规范中规定"蛋白质标记“的描述。


两种形式的聚合之间有一个基本的区别：

H 聚集体 （H = 催眠致变色）， 短波
当两个或多个染料分子以这样的方式相互连接时，就会发生这种类型的聚集，即它们的过渡偶极矩（在 S 的情况下0 – S1 过渡通常沿发色系统的纵轴运行）彼此平行。与单体吸收相反，观察到一个半致变色的吸收带。

由于空间接近，电子结构相互影响，可以说两个分子必须一起考虑。能级被分裂，量子力学现在允许的吸收跃迁更有能量，因此波长更短。从这种较高的激发状态开始，发生快速的内部转换（IC），从而使荧光被淬灭。




J 单位（根据 E.E. Jelley），长波
在这种类型的聚集中，获得吸收带的长波偏移，这与带的半宽显着减小有关。

J-聚集体通常存在于聚甲胺染料中，例如花青、亚菁或类似的发色团。Jelley和Scheibe使用染料假异氰素独立地观察了这一现象。对于由单个染料聚集形成的“超分子聚合物"的模型描述，已经提出了各种类型。对分子关系简单的描述是单个分子一个接一个地排列自己，因此过渡偶极矩也在同一条线上。对分子的共同考虑再次导致能级的分裂：量子力学允许的跃迁现在能量较低， 这解释了吸收带的长波偏移。



聚集会受到溶剂成分、盐或其他物质的添加以及浓度的强烈影响。在理想条件下，所述极窄的吸收带可以在紫外/可见光谱中找到。此外，与H聚集体相比，可以在这里观察到荧光，特别是在较低的温度下： 然而，发射带的最大值也非常窄，仅比吸收最大值长几纳米。
根据实验条件，文献中还描述了吸收带的“展宽"，除其他外，通过包含J聚集体的禁止电子转移来解释。

ATTO 488 标记的磷脂
解决方案来自 阿托 488 标记的磷脂 纯氯仿最初令人惊讶，因为它们具有意想不到的颜色：钝溶液不是带有亮绿色荧光的浅黄色，而是呈粉红色至品红色。吸收的长波偏移可以通过J-聚集体的存在来解释。当所讨论的溶液用甲醇稀释时，颜色变为通常的黄色阴影，并且可见强烈的荧光。通过改变溶剂组成，聚集体被推回。
下图显示了 阿托 488 选择 1，2-二棕榈酰基-锡-纯氯仿和氯仿/甲醇溶剂混合物中的甘油-3-磷酸乙醇胺（DPPE）（8：2，v/v）：

 

在左侧，两种解决方案都在正常日光下显示。在右侧，当用紫外光（366nm）照射时，可以特别清楚地看到甲醇混合溶液的绿色荧光。