请教荧光共振能量转移FRET相关问题？

会里很

荧光共振能量转移FRET是供体发射出光然后被受体吸收吗？还是说供体不经过荧光发射直接把能量传递给受体呢？文献说FRET是一种非辐射能量传递过程，是不是讲供体不经过自身的荧光发射直接把自身的激发态能量传递给受体呢？
       本人是做化学材料合成的，合成出了发光材料与半导体材料的复合材料。在发光材料的特征激发波长激发下，复合材料可以产生电子和空穴，而且发光材料的荧光寿命变短，能不能说这个复合材料中有FRET过程呢？
       如果简单的把发光材料和半导体材料混合，在发光材料的特征激发波长激发下，半导体材料也会有电子和空穴产生，只是发光材料的荧光寿命不变。
         谢谢大家的回答。

原文地址：https://www.zhihu.com/question/66651092

卡卡

文章重要内容
南京大学陈葳团队实现了流场中高分子链微观构象的分子层面的原位检测。采用荧光共振能量转移(FRET)光谱方法，通过分析标记在同一根高分子链上的荧光供体和受体基团间的FRET效率随剪切速率的变化，首次观察到高分子链在剪切作用下，在极稀溶液和亚浓溶液中，分别表现出“整体带动局部”和“局部带动整体”的构象变化模式。
文章背景
从分子层面原位检测流场中高分子链的微观构象，分析构象演变规律，不仅是理论领域研究高分子链运动与变形的分子机理的基础，也是加工领域推动高分子先进加工工艺发展的重要环节。实验上，常规的流变、示踪粒子成像、小角x射线散射、光散射、中子散射等测试方法无法提供微观构象的直接信息。荧光显微镜成像虽然可以直接观测流场中单个分子构象，但受仪器分辨率限制，对于大多数构象变化尺度仅0.1-10 nm的合成高分子难以实现原位检测。近年来，科学工作者用模拟计算方法对高分子链在流场中的动力学行为展开了大量预测性研究，这些模拟计算预测结果对高分子链微观构象的实验验证提出了新的需求，因此亟需建立高灵敏的实时表征方法对流场中高分子链的构象变化展开研究。
文章概述





图1 上: FRET示意图, 下: FRET效率随荧光供、受体间距离的变化关系图



图2 剪切荧光样品池示意图



图3 链内随机标记Cz和An的PS样品的合成路线



图4 链内随机标记了Cz和An的PS样品的荧光发射光谱

该研究使用分子内FRET光谱方法研究不同浓度溶液中的高分子链在不同剪切速率的流场中的构象演变规律。首次从分子层面原位观察到单根高分子链中大小不同的链段在剪切场中的动力学行为。当溶液中高分子浓度小于临界接触浓度c*时，随着剪切速率增大，分子链中大链段先于小链段发生构象变化，整根高分子链的构象随剪切速率增大表现为“整体带动局部”的演变模式。当溶液中高分子浓度等于c*时，随着剪切速率增大，分子链中大链段和小链段同步发生构象变化。当溶液中高分子浓度大于c*时，分子链中小链段先于大链段发生构象变化。整根高分子链的构象随剪切速率增大表现为“局部带动整体”的演变模式（图5）。



图5（A）极稀PS溶液中Ia/Ic随剪切速率的变化图；（B）亚浓PS溶液中Ia/Ic随剪切速率的变化图；（C）流场中PS-1 链段（蓝色）和 PS-4 链段（红色）在极稀释溶液（a）和亚浓溶液（b）中的动力学行为示意图


该研究为从分子层面开展高分子流变行为的原位分析提供了新的实验方法和研究思路。
上述工作以研究论文形式在《高分子学报》2024年印刷出版，论文第一作者为南京大学硕士生张昊昱，通讯作者为陈葳副教授。
引用本文：
张昊昱, 陈葳. 荧光共振能量转移法研究高分子的溶液剪切构象.
高分子学报,doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24114
Zhang, H. Y.; Chen, W. Conformational changes of polymer chains in a shear field studied by FRET.
Acta Polymerica Sinica,doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.241114
原文链接：
http://www.gfzxb.org/thesisDetails#10.11777/j.issn1000-3304.2024.24114&lang=zh
<hr/>《高分子学报》官方网站：http://www.gfzxb.org
中国高分子学术平台：http://www.pubpoly.com

感恩由您

泻药
首先回答一下FRET过程
FRET过程本质上是能量转移，第一个发光基团发出一个虚拟光子，然后这个虚拟光子的能量迅速被下一个吸光基团吸收。既然是虚拟的，这个光子就并不存在，仅作为能量转移的介质，而之所以虚拟出一个光子，这就和决定FRET的效率等因素有关。
FRET首先和距离有关，距离要足够近（一般10nm以下，存在电子离域或者特殊规整简谐的可以长程作用，但并不需要轨道的直接重叠，所以两个发光基团由一段饱和的脂肪烃链链接也不影响）。
其次，FRET与发光基团的荧光效率和吸光基团的吸收效率都正相关。如果发光基团荧光很弱，或者吸光基团的吸收效率很低，FRET的效率就会很差，这就非常像先发射一个光子再吸收一个光子了。
第三，FRET还和发光光谱和吸收光谱的能量重合度正相关，两个光谱重叠度越大，FRET效率越高。
那为什么说只是虚拟光子儿而没有实际产生过光子呢。首先从时间尺度上来说，FRET和荧光发射是差不多一个尺度的；第二，FRET效率之高，完全不符合一般荧光光子在空间球分布的概率；第三，FRET是一个协同的过程，也就是一步完成的。
从题主的具体问题来看，有两种可能：
第一，存在FRET。复合材料中两种材料相距较近，使FRET效率提高，当然建议确认下能量上相符，暨发光材料的发射光谱和半导体材料吸收光谱的重叠情况。
第二，并不存在FRET，荧光衰减变快和荧光变弱只是因为发光材料所处的环境在复合材料中不同于单一存在时，这当然也是可能的，晶相和不定形相荧光效率和衰减不同是很常见的。
还需要更多的实验去验证，不过如果能证书半导体的电子和空穴产生效率明显提高的话，就是很有力的证据，毕竟这就是dye sensitized semiconductor嘛。