Vad är Raman spektroskopi?
Raman-spektroskopi är en teknik för att studera funktionen hos våglängder mellan strålning och materia. Specifikt studerar vetenskapen lågfrekvenslägen såsom vibrationer och rotationer. Processens huvudsakliga sätt är genom att sprida monokromatiskt ljus utan att bevara partiklarnas kinetiska energi. När laserljus interagerar med vibrationerna i strukturer i en atom, är en reaktion i själva ljuset resultatet. Detta gör det möjligt för forskare att samla in information om systemet med Raman-laserspektroskopi.
Den grundläggande teorin bakom Raman-spektroskopi är Raman-effekten. Ljus projiceras på en molekyl med avsikt att interagera med elektronmoln, området runt en eller mellan elektroner i en atom. Detta får molekylen att bli upphetsad av enskilda ljusenheter, känd som en foton. Energinivån i molekylen ökas eller minskas. Ljus från den speciella platsen samlas sedan in med en lins och vidarebefordras till en monokromator.
En monokromator är en enhet som optiskt överför ett smalt våglängdsband. På grund av det faktum att ljusband sprids genom transparenta fasta ämnen och vätskor, känd som Rayleigh-spridning, sprids våglängderna närmare ljuset från lasern, medan det återstående ljuset med vibrationsinformationen samlas in av en detektor.
Adolf Smekal förutspådde idén om ljuset spridda genom Raman-effekten 1923. Men det var inte förrän 1928 som Sir CV Raman upptäckte möjligheterna bakom Ramans spektroskopi. Hans observationer handlade främst om solljus på grund av att lasertekniken inte var lättillgänglig vid den tiden. Med hjälp av ett fotografiskt filter kunde han projicera monokromatiskt ljus medan han observerade att ljuset ändrade frekvens. Raman tilldelades Nobelpriset i fysik för sin upptäckt 1930.
De vanligaste användningarna för Raman-spektroskopi är inom områdena kemi, medicin och fysik i fast tillstånd. Kemiska bindningar av molekyler kan analyseras genom processen, vilket gör det möjligt för forskare att lättare identifiera okända föreningar genom vibrationsfrekvensen. Inom medicinen kan Ramanlasrar övervaka blandningen av gaser som används i anestesimedel.
Fasta tillståndsfysik använder tekniken för att mäta exciteringar av olika fasta ämnen. Avancerade versioner av konceptet kan också användas av brottsbekämpande för att identifiera förfalskade läkemedel medan de fortfarande är i förpackning. Detta inträffar när tekniken är begränsad i sin känslighet och får väsentligen passera genom vissa lager tills den når den önskade molekylen.