Co je Ramanova spektroskopie?

Ramanova spektroskopie je technika pro studium funkce vlnových délek mezi zářením a hmotou. Konkrétně věda studuje nízkofrekvenční režimy, jako jsou vibrace a rotace. Hlavním způsobem procesu je rozptyl monochromatického světla bez zachování kinetické energie částic. Když laserové světlo interaguje s vibracemi struktur uvnitř atomu, je výsledkem reakce uvnitř samotného světla. To umožňuje vědcům shromažďovat informace o systému pomocí Ramanovy laserové spektroskopie.

Základní teorií za Ramanovou spektroskopií je Ramanův efekt. Světlo se promítá na molekulu se záměrem interagovat s elektronovým oblakem, oblastí kolem jednoho nebo mezi elektrony v atomu. To způsobuje, že se molekula vzrušuje jednotlivými jednotkami světla, známými jako foton. Hladina energie v molekule je zvýšena nebo snížena. Světlo z konkrétního místa je poté shromážděno čočkou a předáno do monochromátoru.

Monochromátor je zařízení, které opticky přenáší úzké vlnové pásmo světla. Vzhledem ke skutečnosti, že pruhy rozptylu světla skrz transparentní pevné látky a kapaliny, známé jako Rayleighův rozptyl, jsou vlnové délky blíže ke světlu z laseru rozptylovány, zatímco zbývající světlo s vibrační informací je shromažďováno detektorem.

Adolf Smekal předpověděl myšlenku rozptylu světla Ramanovým efektem v roce 1923. Teprve v roce 1928 však Sir CV Raman objevil možnosti za Ramanovou spektroskopií. Jeho pozorování se zabývala primárně slunečním světlem kvůli skutečnosti, že laserová technologie nebyla v té době snadno dostupná. Pomocí fotografického filtru dokázal promítnout monochromatické světlo a pozoroval, že světlo mění frekvenci. Raman získal Nobelovu cenu za fyziku za svůj objev v roce 1930.

Nejběžnější využití Ramanovy spektroskopie je v oborech chemie, medicíny a fyziky pevných látek. Chemické vazby molekul mohou být analyzovány tímto procesem, což vědcům umožňuje snadněji identifikovat neznámé sloučeniny pomocí vibrační frekvence. V medicíně mohou Ramanovy lasery sledovat směs plynů používaných v anestetice.

Fyzika pevných látek využívá technologii k měření excitací různých pevných látek. Vyspělé verze konceptu mohou také orgány činné v trestním řízení použít k identifikaci padělaných drog, které jsou stále v balení. K tomu dochází, když je technologie omezena ve své citlivosti a ponechána v podstatě projít určitými vrstvami, dokud nedosáhne požadované molekuly.