Co to jest spektroskopia ramanowska?

Spektroskopia ramanowska to technika badania funkcji długości fali między promieniowaniem a materią. W szczególności nauka bada tryby niskiej częstotliwości, takie jak wibracje i obroty. Głównym sposobem działania tego procesu jest rozpraszanie światła monochromatycznego bez zachowania energii kinetycznej cząstek. Kiedy światło laserowe wchodzi w interakcje z drganiami struktur w atomie, powstaje reakcja w samym świetle. Umożliwia to naukowcom zbieranie informacji o systemie za pomocą spektroskopii laserowej Ramana.

Podstawową teorią stojącą za spektroskopią Ramana jest efekt Ramana. Światło jest rzutowane na cząsteczkę z zamiarem interakcji z chmurą elektronów, obszarem wokół jednego lub między elektronami w atomie. Powoduje to wzbudzenie cząsteczki przez pojedyncze jednostki światła, znane jako foton. Poziom energii w cząsteczce jest zwiększany lub zmniejszany. Światło z określonego miejsca jest następnie zbierane za pomocą soczewki i przekazywane do monochromatora.

Monochromator to urządzenie, które optycznie transmituje wąskie pasmo światła. Ze względu na fakt, że pasma światła rozpraszają się przez przezroczyste ciała stałe i ciecze, znane jako rozpraszanie Rayleigha, długości fal bliżej światła od lasera są rozproszone, a pozostałe światło z informacjami o wibracji jest gromadzone przez detektor.

Adolf Smekal przewidział ideę rozpraszania światła przez efekt Ramana w 1923 r. Jednak dopiero w 1928 r. Sir CV Raman odkrył możliwości stojące za spektroskopią Ramana. Jego obserwacje dotyczyły głównie światła słonecznego, ponieważ technologia laserowa nie była wówczas łatwo dostępna. Za pomocą filtra fotograficznego był w stanie wyświetlać światło monochromatyczne, obserwując, że światło zmienia częstotliwość. Raman otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za odkrycie w 1930 r.

Najczęstsze zastosowania spektroskopii Ramana to chemia, medycyna i fizyka ciała stałego. Wiązania chemiczne cząsteczek mogą być analizowane w procesie, umożliwiając naukowcom łatwiejszą identyfikację nieznanych związków na podstawie częstotliwości wibracji. W medycynie lasery ramanowskie mogą monitorować mieszaninę gazów stosowanych w środkach znieczulających.

Fizyka ciała stałego wykorzystuje technologię do pomiaru wzbudzeń różnych ciał stałych. Zaawansowane wersje tej koncepcji mogą być również wykorzystywane przez organy ścigania do identyfikowania podrabianych narkotyków, gdy są jeszcze w opakowaniach. Dzieje się tak, gdy technologia ma ograniczoną czułość i pozwala zasadniczo przejść przez określone warstwy, aż dotrze do pożądanej cząsteczki.