2荧光探针设计原理Word版
荧光探针原理
荧光探针原理
荧光探针原理是一种常用的生物标记技术，用于研究生物样品中特定分子的分布和动态变化。
荧光探针通常由两个组成部分构成：一个是荧光染料，它能够吸收外界的激发光并发射出荧光信号；另一个是靶向分子，它能够与目标分子特异性结合。
荧光探针的工作基于荧光现象和能量转移原理。
当荧光染料被激发光激发后，其电子跃迁到高能级，随后又以放射光的形式返回到基态。
这个过程中放射的光具有特定的波长和颜色，称为荧光。
当荧光探针中的靶向分子与目标分子结合后，它们之间的距离和相对位置可能会发生变化。
如果这个变化导致荧光染料与另一个分子之间的距离适合，就会引发能量转移现象。
即原本由荧光染料发出的荧光信号将被转移给另一个分子，导致荧光染料的荧光强度减弱或熄灭。
通过测量荧光强度的变化，可以推断出目标分子的存在和活动状态。
荧光探针还可以通过调整荧光染料的性质，如吸收和发射波长，来实现多种目标的同时检测。
综上所述，荧光探针原理基于荧光现象和能量转移原理，利用荧光染料和靶向分子的相互作用实现对目标分子的检测和分析。
荧光探针法的原理
荧光探针法的原理
荧光探针法是一种常用的分析方法，用于检测和测量样品中的化学物质的存在和浓度。
其原理基于荧光现象，即某些物质在激发后能够发出特定的波长的荧光信号。
荧光探针法的原理是利用荧光分子作为化学指示剂，通过与待分析物发生特异性的反应，使荧光分子的发光性质发生变化，从而实现待分析物的检测与测量。
首先，需要选择一个合适的荧光探针分子。
这种分子应具有以下特性：能够与待分析物发生特异性的反应，产生可观测的光谱变化；荧光信号强度随待分析物浓度的变化呈线性关系；对其他干扰物质不敏感。
当待分析物存在于样品中时，荧光探针分子与待分析物发生特异性的相互作用。
这种相互作用可以是共价结合、离子键或氢键的形成，也可以是物理吸附或包结等方式。
这种相互作用使得荧光探针分子的荧光性质发生变化，产生与待分析物特异性相关的荧光信号。
通过测量和记录荧光信号的强度或光谱变化，可以推断出待分析物的存在和浓度。
一般情况下，荧光信号的强度与待分析物的浓度成正比关系，可以通过标准曲线或其他定量方法进行浓度的计算。
荧光探针法具有灵敏度高、选择性好、操作简便等优点，因此在生物医学研究、环境监测、食品安全等领域得到广泛的应用。
不过，荧光探针法也存在一些局限性，如有些荧光信号易受其他环境因素干扰，对样品的预处理要求较高等。
因此在具体应用时需要综合考虑其适用性和实际情况。
荧光探针设计机理及发展方向
荧光探针设计机理及发展方向荧光探针是一种能够通过光激发产生荧光信号的分子或纳米结构，被广泛应用于生物检测、环境监测、化学分析等领域。
荧光探针的设计机理和未来发展方向是本文将探讨的主题。
一、荧光探针的设计机理1.荧光分子荧光分子是荧光探针的基础，其设计原理主要基于分子的吸收光谱和发射光谱。
在受到光激发后，分子会从基态跃迁到激发态，当其返回到基态时，会以释放光子的形式释放出能量。
不同结构的荧光分子具有不同的吸收和发射光谱，因此可以根据需要选择特定的荧光分子作为探针。
2.荧光纳米结构荧光纳米结构是利用纳米材料制作而成的探针，具有高灵敏度、高分辨率和高稳定性等优点。
荧光纳米结构的设计原理主要基于量子点、量子阱等纳米材料的特殊光电性质。
通过调节纳米材料的尺寸和组成，可以改变其吸收和发射光谱，实现特定的检测目标。
二、荧光探针的发展方向1.高灵敏度与高特异性提高荧光探针的灵敏度和特异性是未来发展的重要方向。
高灵敏度的荧光探针可以检测到低浓度的目标物质，提高检测的准确性和可靠性；高特异性的荧光探针可以区分不同的目标物质，防止误判。
2.多功能化与集成化多功能化与集成化是荧光探针的另一个发展方向。
多功能化的荧光探针可以在同一时间内检测多种目标物质，提高检测效率；集成化的荧光探针可以将检测和信号转换器件集成在一起，实现便携式和实时检测。
3.生物相容性与无损检测生物相容性和无损检测是荧光探针的重要发展方向。
生物相容性的荧光探针可以应用于活体检测，实现对生物体内生理参数的实时监测；无损检测的荧光探针可以在不损害样品的情况下进行检测，适用于医学、文物等领域。
4.智能化与自动化智能化与自动化是荧光探针的未来发展趋势。
智能化的荧光探针可以通过计算机控制实现自动化检测，提高检测效率；自动化的荧光探针可以通过机器人技术实现样品自动采集和处理，减少人为误差。
三、总结荧光探针作为一种重要的分析工具，在生物医学、环境监测、化学分析等领域发挥着重要作用。
二硫化碳荧光探针的原理
二硫化碳荧光探针的原理二硫化碳（CS2）荧光探针是一种广泛应用于生物和环境领域的化学物质。
它可用于检测和测量许多生物和化学过程，如酸碱性、离子浓度、分子运动和生物分子间的相互作用等。
二硫化碳荧光探针能够通过荧光发射光波长的变化反映所测量物质的性质和浓度，从而实现对这些过程的定量和定性分析。
二硫化碳荧光探针的荧光性质与其分子结构密切相关。
二硫化碳是一个由碳和硫原子组成的化合物，分子式为CS2。
它具有线性的三角形分子结构，其中一个碳原子连接两个硫原子，硫原子通过双键连接到碳原子。
CS2分子具有特殊的电子结构，导致它在荧光物质中具有独特的性质。
CS2分子的荧光发射是由于其分子能级结构的特殊排布所导致的。
CS2分子的基态（低能态）电子结构包括一个占据σ键的电子和两个空的π键。
当CS2分子受到激发能量（如光）的作用时，电子可以跃迁到更高的激发态。
这些激发态包括拉伸或弯曲振动激发态以及电子激发态。
当激发态的电子跃迁返回到基态时，它们会发射出光子。
对于CS2分子来说，它们主要发射在波长为210-240纳米的紫外光区域。
这种波长范围的紫外光是不可见的，因此需要通过荧光转换为可见光。
这个过程可以通过添加荧光增强剂（如溴化铯、溴化银等）来增加荧光强度和改变发射光的波长。
二硫化碳荧光探针的原理之一是通过测量荧光发射光的强度来定量分析样品中所含物质的浓度。
荧光强度与样品中待测物质的浓度成正比关系，因此荧光强度的变化可以反映样品中物质的浓度变化。
这是通过荧光强度与所测量物质的摩尔吸光度之间的线性关系实现的。
通过使用标准曲线方法，可以基于已知浓度的标准解构建荧光强度与浓度之间的关系，从而计算未知浓度物质的浓度。
另一个原理是利用二硫化碳荧光探针的分子结构与周围环境的相互作用来测量样品中的生理和化学参数。
二硫化碳的荧光特性受到周围环境的影响，如pH、离子浓度和温度等。
当探针溶解在溶液中时，溶液作用于二硫化碳分子，并改变其激发态和发射态能级。
荧光探针原理
荧光探针原理引言：荧光探针是一种被广泛应用于生物科学研究中的工具，它通过发射荧光信号来检测和定量分析生物分子的存在和活动。
荧光探针原理的理解对于正确应用和解读荧光实验结果至关重要。
本文将详细介绍荧光探针的工作原理及其在生物科学研究中的应用。
一、荧光的基本原理荧光是一种当物质受到激发后发出的可见光。
荧光现象的产生涉及到分子的能级跃迁过程。
当物质受到激发后，其内部的电子从基态跃迁到激发态。
随后，电子会通过非辐射跃迁回到低能级的激发态，释放出能量，产生荧光信号。
荧光信号的特征是具有一定的波长和强度。
二、荧光探针的构成荧光探针通常由两部分组成：荧光染料和连接基团。
荧光染料是荧光探针的核心组成部分，它能够吸收外界的激发光，并发射荧光信号。
连接基团则是将荧光染料固定在生物分子上的部分，使荧光染料能够与目标生物分子结合。
三、荧光探针的工作原理荧光探针的工作原理是基于荧光共振能量转移（FRET）现象。
FRET 是一种非辐射能量传递的过程，它能够在两个相互靠近的荧光染料之间传递能量。
在荧光探针中，荧光染料通常被设计成能够与目标生物分子结合，并被定位在目标分子的近旁。
当目标分子与荧光探针结合时，能量传递发生，导致荧光信号的发射强度发生变化。
通过测量荧光信号的强度变化，可以获得目标分子的定量信息。
四、荧光探针在生物科学研究中的应用荧光探针在生物科学研究中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1. 细胞成像：荧光探针可以标记细胞中的特定蛋白质或分子，从而实现对细胞的可视化观察和研究。
通过荧光探针，研究人员可以观察细胞内分子的分布、定位和相互作用等信息。
2. 蛋白质相互作用研究：荧光探针可以标记两个相互作用的蛋白质，通过检测荧光信号的强度变化，可以判断蛋白质之间的相互作用程度和动力学特性。
3. DNA和RNA分析：荧光探针可以与DNA或RNA结合，用于检测和定量分析DNA或RNA的存在和活动。
例如，荧光探针可以用于检测DNA的扩增反应、基因突变和序列特异性等。
荧光探针原理
荧光探针原理
荧光探针原理是一种利用荧光现象进行检测的技术。
荧光是一种发光现象，物质在受到激发后，能量超过一定阈值时，会从高能级跃迁到低能级，释放出光的能量。
荧光探针利用这一原理，通过特定的化学反应或物理过程，将荧光物质与待检测物相结合，使得待检测物被标记并能发出荧光。
待检测物可以是分子、细胞、组织或生物体等。
荧光探针可以根据所需检测的物质来选择合适的荧光物质。
荧光物质通常具有以下特点：高荧光量子产率、较长的激发和发射波长、较小的光敏感性和光稳定性。
在荧光探针中，荧光物质的选择非常重要。
荧光物质的光谱性质需要与检测物的性质相匹配，以便能够有效地发出信号。
此外，荧光物质的稳定性和选择性也是考虑的因素之一。
荧光探针可以通过荧光显微镜等光学仪器进行检测和观察。
在实际应用中，荧光探针被广泛应用于生物医学研究、生物传感、免疫染色、蛋白质定位等领域。
荧光探针具有高灵敏度、高选择性和实时检测等优点，可以提供丰富的信息和可视化的结果。
荧光探针的原理和应用
荧光探针的原理和应用1. 什么是荧光探针荧光探针是一种特殊的化学荧光物质，具有在一定条件下吸收和发射光的能力。
作为一种广泛应用于生物医学研究领域的工具，荧光探针可用于定量和定性分析、分子成像、检测环境变化等。
2. 荧光探针的工作原理荧光探针的发光原理基于分子的电子能级跃迁。
通常，荧光分子吸收光能后，电子从基态跃迁到激发态，接着由激发态发光跃迁到基态。
这种电子能级跃迁产生的光称为荧光。
荧光探针的发光强度与探针浓度和环境因素等因素有关。
2.1 吸收光谱荧光探针的吸收光谱是指在不同波长的光照射下，探针分子吸收光的强度特性。
吸收光谱的特征峰可以用于确定探针的波长范围。
2.2 发射光谱荧光探针的发射光谱是指在激发光下，激发后的探针分子发出的荧光光谱。
发射光谱的特征峰可用于定量和定性分析。
2.3 荧光量子产率荧光量子产率是指荧光发射过程中探针分子发射荧光光子的比例，衡量了荧光探针的发光效率。
高荧光量子产率的荧光探针对于灵敏检测尤为重要。
3. 荧光探针的应用领域荧光探针在生物医学研究中具有广泛的应用。
下面列举了一些常见的应用领域：•分子生物学研究：荧光探针可用于DNA/RNA检测、蛋白质标记、细胞示踪等分子生物学研究，以研究生物分子的结构和功能。
•药物筛选与开发：荧光探针可用于药物分子的荧光标记，以研究药物的靶向性、分布和代谢等，有助于药物筛选和开发。
•生物传感器：荧光探针结合特定受体或基质，可用于检测环境变化、生物分子测定等，如pH传感器、离子传感器等。
•医学成像：荧光探针可用于生物体内部的分子成像，如肿瘤检测、血管成像等，具有较高的诊断和监测价值。
4. 荧光探针的发展趋势随着科学技术的不断进步，荧光探针的应用领域将不断扩展，并且呈现出以下发展趋势：1.高灵敏度：研究人员正在努力开发具有更高荧光量子产率和更低检测限度的荧光探针，以实现对低浓度分子的高灵敏检测。
2.多功能性：为了满足多样化的研究需求，研究人员致力于开发具有多种功能的荧光探针，如多种靶点检测、多种荧光发光颜色选择等。
荧光探针的设计与应用实例
荧光探针的设计与应用实例荧光探针是一种用于检测、分析和监测生物分子、细胞和生物系统的工具。
它通过与目标分子产生特异性的相互作用，从而发生荧光信号的变化，进而实现对目标分子的定量或定性分析。
本文将介绍荧光探针的设计原理、常用的结构和应用实例。
一、荧光探针的设计原理荧光探针的设计基于分子间相互作用的原理。
通过选择合适的探针靶点和配体分子，可以实现对目标分子的高灵敏度和高选择性的检测。
常见的荧光探针设计原理包括荧光共振能量转移（FRET）原理、静态猝灭原理、电子转移原理等。
1. 荧光共振能量转移（FRET）原理FRET原理基于荧光分子间的能量传递。
当一个荧光分子（供体）与另一个荧光分子（受体）靠近并形成复合物时，供体吸收的能量可以通过非辐射的能量传递方式传递给受体，受体则通过辐射发出新的荧光信号。
FRET原理被广泛应用于蛋白质相互作用、细胞信号通路的研究中。
2. 静态猝灭原理静态猝灭是指非辐射能量转移导致荧光信号的猝灭。
当荧光探针与某种化学物质或生物分子结合时，它们之间的相互作用可以导致荧光信号的猝灭。
通过测量荧光信号的强度变化，可以得到目标分子的信息，如浓度、活性等。
3. 电子转移原理电子转移是指荧光分子和化学物质之间的电子转移过程。
当荧光探针与目标分子发生电子转移时，荧光信号的强度或波长会发生变化。
电子转移原理广泛应用于氧气、离子和分子的检测与测量中。
二、常用的荧光探针结构荧光探针的结构多种多样，常见的有有机染料、量子点、荧光蛋白和纳米粒子等。
不同的结构具有不同的荧光性质和应用特点。
1. 有机染料有机染料是最常用的荧光探针之一。
它们具有较高的荧光量子产率、较长的激发和发射波长范围以及较好的溶解性。
例如，吲哚染料家族是一类常用的有机染料，其结构简单、合成方法成熟，可用于蛋白质的荧光标记和细胞成像等应用。
2. 量子点量子点是一种具有特殊电子结构的纳米材料。
它们具有优异的荧光特性，如窄的光谱带宽、高亮度、抗光照衰减等。
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荧光化学传感器是建立在光谱化学和化学波导与量测技术基础上的将分析对象的化学信息以荧光信号表达的传感装置。
其主要组成部件有三个(图1．1)：1．识别结合基团(R)，能选择性地与被分析物结合，并使传感器所处的化学环境发生改变。
这种结合可以通过配位键，氢键等作用实现。
2．信号报告基团(发色团, F)，把识别基团与被分析物结合引起的化学环境变化转变为容易观察到的输出信号。
信号报告基团起到了信息传输的作用，它把分子水平上发生的化学信息转换成能够为人感知(颜色变化)或仪器检测的信号(荧光等)。
3．连接基团(S)，将信号报告基团和识别结合基团连接起来，根据设计的不同连接基团可有多种选择，一般用做连接基团的是亚甲基等短链烷基。
连接基团的合适与否将直接影响是否有输出信号的产生。
信号表达可以是荧光的增强或减弱、光谱的移动、荧光寿命的变化等。
图1.1 荧光探针的结构1.1.1 荧光探针的一般设计原理(1) 结合型荧光探针[21]+Analyte Signalling subunit Space Binding subunit Outputsignal图1.2 共价连接型荧光探针结合型荧光探针是利用化学共价键将识别基团和荧光基团连接起来的一类荧光探针，是比较常见的一类荧光探针。
该类探针通过对比加入分析物前后荧光强度的变化、光谱位置的移动或荧光寿命的改变等实现对分析物的检测。
在该类荧光化学传感器的设计中，必须充分考虑下列三个方面的因素。
(a) 受体分子的荧光基团设计、合成：考虑到用于复杂环境体系的荧光检测，要求荧光基团要有强的荧光（高荧光量子产率，有利于提高检测的灵敏性），Stokes 位移要大（可有效消除常规荧光化合物如荧光素等具有的自猝灭现象），荧光发射最好要在长波长区（最好位于500 nm 以上，可避免复杂体系的常位于短波长区的背景荧光的干扰，另外由于长波长区发射的荧光能量的降低可减少荧光漂白现象的发生而延长传感器的使用寿命）。
(b) 受体分子的识别基团：受体分子的识别基团设计以软硬酸碱理论、配位作用以及超分子作用力（如氢键、范德华力等）作为理论指导，多选择含氮、硫、磷杂环化合物作为识别分子。
(c) 荧光超分子受体的组装：组装荧光超分子受体就是利用一个连接基将识别基团和荧光基团通过共价键连接在一起，要充分考虑到识别基团和荧光基团之间能通过连接基进行信号传递，对识别对象的识别信息（如荧光的增强或减弱、光谱的移动、荧光寿命的变化等）可以及时传递出去。
图1.3 共价连接型锌离子荧光探针De Silva 在1997年报道的化合物1[22]是一个典型的共价连接法设计的荧光探针。
它分别以有优良光学性质的蒽作为荧光基团，以对Zn2+有特异性识别的基团双( 2-吡啶甲基)氨 (DPA)为识别基团，通过亚甲基将识别基团和荧光报告基团连接在一起。
通过对比加锌前后荧光强度的不同实现了对锌离子的检测。
(2) 置换型荧光探针图1.4 置换型荧光探针利用该方法设计的荧光探针是通过识别基团分别与荧光指示剂和被分析物结合能力的强弱来实现对被分析物的检测。
该类传感器对识别基团和荧光指示剂的要求都比较高，既要选择能和识别基团结合但结合能力又不是特别强的荧光指示剂，又要设计对被分析物能特异识别的识别基团。
该类设计方法多用于阴离子传感器的设计。
2002 年，Kim小组[23]设计了邻苯二酚紫作为荧光指示剂，双锌配合物为HPO42-识别基团，并将二者自组装成化合物2，用于中性条件下水溶液中HPO42-的检测。
加入识别客体 HPO42-后，由于 HPO42-与双锌配位能力强于邻苯二酚紫，从而把邻苯二酚紫挤开，使之进入溶液，表现为其原来颜色。
在识别过程中，溶液颜色从蓝色变为黄色，常见的 Ac-、CO32-、NO3-、N3-、ClO4-、S2-、F-、Cl-、Br-都不影响HPO42-的检测，表现出较好的选择性。
图1.5 置换型HPO42-化学传感器(3) 化学计量型荧光探针（chemodosimeter）化学计量型荧光探针分子是利用探针分子与识别客体之间特异不可逆的化学反应前后产生荧光信号的不同而对分析对象进行检测的一类探针[24]。
主要包括两种类型：一类是目标离子和探针分子发生化学反应后仍旧通过共价键相连接:另一类是目标离子催化了一个化学反应（图1.6）。
图1.6 化学计量法的两种类型一般而言，化学计量型荧光探针分子都具有专一性和不可逆性。
尽管这类探针已有不少报道,但由于设计较为困难和反应不够灵敏等缺陷而进展较为缓慢。
34图1.7 氨基酸荧光分子探针Kim和Hong等[25]设计的识别半胱氨酸及高半胱氨酸的荧光分子探针3，属于第一种类型。
他们利用半胱氨酸及高半胱氨酸与醛生成五元噻唑环或六元噻嗪环的特异反应以及反应前后化合物3和4荧光性质的显著差异实现了对半胱氨酸及高半胱氨酸的高选择性检测。
化合物5[26] 是较早应用化学反应原理实现检测客体的荧光探针，属于第二种类型。
化合物5的乙腈溶液中加入汞离子后荧光显著增强(34倍)并红移，进一步用质谱检测发现生成了脱硫产物6。
56图1.8 基于汞脱硫原理的汞离子荧光探针1.1.2 荧光分子探针的响应机理目前，荧光分子探针的响应机理主要有以下几种：光致电子转移（PET, photo-induced electron transfer）、分子内电荷转移（ICT, intramolecular charge transfer）、荧光共振能量转移（FRET, fluorescence resonance energy transfer）等。
(1) 光诱导电子转移原理（PET）光致电子转移是指电子给体或电子受体受光激发后，激发态的电子给体与电子受体之间发生电子转移的过程。
典型的光致电子转移荧光探针体系是由具有电子给予能力的识别基团R通过连接基团S和荧光基团相连组成的功能分子。
一般情况下，荧光分子探针的识别基团是电子给体，荧光基团是电子受体，并且通常情况下多采用含有氨基的基团作为识别基团。
具体PET工作过程如下：在识别基团与待测物种结合之前，当荧光基团受激发，具有给电子能力的识别基团能够使其处于最高占据轨道的电子转入激发态荧光团因电子激发而空出的电子轨道，使被光激发的电子无法直接跃迁到原基态轨道发射荧光，导致荧光基团的荧光猝灭。
而识别基团与待测物种结合之后，由于降低了识别基团的给电子能力，光致电子转移过程被减弱或者不再发生，荧光基团的荧光发射得到恢复（如图1.9）。
hh图1.9 荧光分子光致电子转移的“开”“光”过程示意图。
由于与待测物种结合前后的荧光强度差别很大，呈现明显的“关”、“开”状态，因此这类荧光分子探针又被称为荧光分子开关。
PET荧光分子探针的作用机制可由前线轨道理论[2]来进一步说明（见图1.10）。
从图可以看出，识别基团处于自由态时，其HOMO轨道上的电子可以向荧光基团的HOMO轨道上转移，致使荧光基团被激发到LUMO上的激发态电子不能返回基态而难以产生荧光，此过程对应于发生PET现象。
在识别基团与待测物种结合后，识别基团上的HOMO 电子已无法转移到荧光基团的HOMO轨道上，使PET过程无法进行，这时荧光基团的激发态电子可以返回基态，产生荧光。
由此可见，利用识别基团对PET过程的控制可以实现对体系荧光发射状态的调控。
荧光团结合受体前荧光团结合受体后图1.10 光致电子转移机制机制的前线轨道理论解释。
化合物1是一个非常典型的PET机理荧光增强型的例子。
锌离子不存在时，由于识别基团中氮原子上的孤对电子能够在荧光基团受激发态时占据激发态荧光团因电子激发而空出的电子轨道，使被光激发的电子无法直接跃迁到原基态轨道发射荧光，导致荧光基团的荧光猝灭，即发生了光致电子转移（PET）。
当Zn2+存在时，Zn2+离子与两个吡啶氮及氨基配位，束缚了氮上的孤对电子，使发生在氮原子和荧光团之间的 PET 过程被禁阻，荧光强度大幅度增强．实验结果也证实了此过程。
在乙腈溶液中，加入Zn2+离子之前，化合物1的荧光量子产率仅为 0.01；加入Zn2+离子之后，它的荧光量子产率为0.77，荧光增强了77 倍。
(2) 分子内电荷转移( ICT )机理分子内电荷转移荧光探针分子通常由富电子基团（电子给体）和缺电子基团（电子受体）共轭相连，形成推-拉作用的共轭体系，没有 PET 探针分子那样明显的连接基。
也就是说荧光团F和受体R通常融合在一起，识别过程二者同时参与。
当受体结合被分析物后，作为受体的供电子部分或拉电子部分的供拉电子能力被改变，整个共轭体系的电荷重新分布，荧光团的推-拉作用被抑制或强化，进而导致吸收光谱、激发光谱以致发射光谱发生红移或蓝移（如图1.11）[27]。
化合物7[28]两端分别含有羰基、苯并噻唑两个强拉电子基和两个氨基强供电子基团，激态时荧光团能够有效地实现了从供体到受体的整个体系电荷分离，是典型的ICT机理的荧光分子探针。
当汞离子存在时，四氨基识别基团捕获Hg2+离子, 6, 7位氮的供电子能力大大减弱，减弱了整个体系电荷分离程度，引起吸收波谱和荧光光谱分别蓝移了60 nm 和92 nm ，荧光颜色由蓝色变为黄色，同时实现了比色及比率型Hg2+离子的检测。
图1.11 识别基团分别为电子供体和电子受体的ICT过程光谱移动示意图78图1.12 具有D-A 结构的ICT 汞离子荧光探针(3) 荧光共振能量转移(FRET)机理荧光共振能量转移是指当一对合适的能量给体分子(Donor)和受体分子(Acceptor)相距一定距离(一般为2-5 nm)，且给体的发射光谱与受体的吸收光谱能有效重叠时，处于激发态的给体将把一部分或全部能量转移给受体，使接受体被激发的过程。
受体可以是荧光物质也可以是只有吸收而没有发射的荧光猝灭剂。
根据Förster 理论，共振能量转移效率可以用式 1.5 表示[29]:6011⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=R R T φ (1.5)式中R 为两个荧光基团的距离，R 0为Förster 距离(供体-受体之间的临界转移距离)。
从这个方程可以看出，即使R 的微小变化都会导致能量转移的效率强烈改变[24-26]。
9 10图1.13具有D-A结构的FRET汞离子分子荧光探针利用FRET效率对距离的强的依赖性，FRET广泛应用于蛋白质和核酸的结构及动力学研究、分子结合的测定等领域[30]。
同样，能量共振转移原理也被用于荧光分子探针的设计。
2004年，Ono小组[31]设计了以荧光素为能量供体，以没有发射的荧光猝灭剂4-(4- 二甲氨苯偶氮)苯甲酰基为受体，二者通过富含胸腺嘧啶的碱基连接在一起。
当加入汞离子之前，供体受体之间的距离较长，二者不会发生能量共振转移，只发射荧光素的荧光；当加入识别客体Hg2+后，含有多个T的碱基发生特异性分子识别，拉近了荧光素和4-(4-二甲氨苯偶氮)苯甲酰基间的距离，发生荧光素向4-(4- 二甲氨苯偶氮)苯甲酰基的能量转移，从而猝灭荧光素的荧光。