Jablonski能級圖清楚地可視化了分子在受到光激發(fā)后可能產(chǎn)生的躍遷情況。

吸收能量（Absorption）：如圖中藍色箭頭所示，分子通過吸收光子從基態(tài)躍遷到更高能級，這是雅布隆斯基能級圖中最快的躍遷過程，發(fā)生在10?1?秒量級的時間尺度上。室溫條件下，根據(jù)玻爾茲曼分布，體系中大多數(shù)分子都處于基態(tài)的最低振動能級，因此圖中顯示的吸收過程均起始于該能級。分子吸收光子后，會從基態(tài)S?躍遷至單重激發(fā)態(tài)（S?、S?等）的某個振動能級；此外由于角動量守恒的限制，分子不能直接被激發(fā)至三重激發(fā)態(tài)（T?、T?等）。

振動弛豫（Vibrational Relaxation）：分子吸收能量躍遷至激發(fā)態(tài)后，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，最終會通過能級弛豫過程返回到基態(tài)。首個能量耗散途徑是振動弛豫（橙色箭頭）：過剩的振動能量通過分子內(nèi)或分子間振動傳遞，直至達到電子態(tài)的最低振動能級。振動弛豫過程極其迅速，發(fā)生在10?12 - 10?1? s的時間尺度上，其速率快于其他所有躍遷過程。

內(nèi)轉(zhuǎn)換（Internal Conversion）：處于較高單重激發(fā)態(tài)的分子也可能通過內(nèi)轉(zhuǎn)換過程（紫色箭頭）向較低的單重激發(fā)態(tài)躍遷。內(nèi)轉(zhuǎn)換過程發(fā)生后會立即伴隨振動弛豫，使分子躍遷至該電子態(tài)的最低振動能級。內(nèi)轉(zhuǎn)換的速率與兩電子態(tài)之間的能隙成反比；對于能級間隔較小的高能級單重激發(fā)態(tài)（如S?→S?、S?→S?等），其內(nèi)轉(zhuǎn)換過程極其迅速，發(fā)生在10?11 - 10?? s內(nèi)。而S?與S?態(tài)之間的能隙要大得多，這兩個電子態(tài)之間的內(nèi)轉(zhuǎn)換過程耗時更長，并且會與熒光、系間竄越等其他躍遷過程形成競爭。

熒光（Fluorescence）：熒光產(chǎn)生于S?→S?的躍遷過程中（綠色箭頭，10?1? - 10?? s），由上述的振動弛豫和內(nèi)轉(zhuǎn)換的快速進行，且Kasha規(guī)則[1]指出對于多重態(tài)的分子，光子僅能由最低激發(fā)態(tài)發(fā)射；因此除少數(shù)情況外，熒光發(fā)射均產(chǎn)生于分子從第一電子激發(fā)態(tài)S?的最低振動能級躍遷回單重態(tài)基態(tài)S?的這一過程。此現(xiàn)象也導(dǎo)致了斯托克斯位移（Stokes-Shift）的產(chǎn)生，即熒光發(fā)射波長大于激發(fā)波長。

系間竄越（Intersystem Crossing）：作為熒光和內(nèi)轉(zhuǎn)換之外的一種弛豫途徑，允許分子從第一激發(fā)單重態(tài)S?躍遷至第一激發(fā)三重態(tài)T?。因自旋角動量守恒，該躍遷本屬禁阻過程；然而，借助自旋角動量與軌道角動量間的耦合效應(yīng)（即自旋-軌道耦合），該過程可轉(zhuǎn)變?yōu)槿踉试S躍遷。系間竄越與S?態(tài)內(nèi)轉(zhuǎn)換和熒光過程存在競爭關(guān)系，所以對于大多數(shù)純有機分子而言，此過程速率過慢而不具顯著意義。提升系間竄越速率的一種有效策略是在分子中引入重原子，通過增強自旋-軌道耦合強度來實現(xiàn)。完成系間竄越后，分子會立即通過振動弛豫降至T?態(tài)的基振動能級。

磷光（Phosphorescence）：磷光來自于T?→S?躍遷發(fā)射光子的過程。與系間竄越相似，磷光在理論上屬于禁阻躍遷，但通過自旋-軌道耦合作用可弱允許發(fā)生。這種躍遷的禁阻特性導(dǎo)致磷光衰退速率常數(shù)極低，因此其發(fā)生的時間尺度遠大于熒光，典型的磷光壽命范圍在10?? - 10 s。

延遲熒光（Delayed Fluorescence）：第三種輻射躍遷類型被稱為延遲熒光，延遲發(fā)光的產(chǎn)生源于處于T?態(tài)的分子先躍遷至S?態(tài)，繼而通過輻射躍遷返回S?態(tài)；這導(dǎo)致此過程發(fā)射的光波長與標準熒光完全相同，但發(fā)生在更長的時間尺度上。

參考來源