關於拉曼光譜你應該知道的！

什麼是拉曼光譜?

拉曼光譜是一種無損的分析技術，它是基於光和材料內化學鍵的相互作用而產生的。拉曼光譜可以提供樣品化學結構、相和形態、結晶度以及分子相互作用的詳細信息。

拉曼是一種光散射技術。激光光源的高強度入射光被分子散射時，大多數散射光與入射激光具有相同的波長(顏色)，不能提供有用的信息，這種散射稱為瑞利散射。然而，還有極小一部分(大約1/109)散射光的波長(顏色)與入射光不同，其波長的改變由測試樣品(所謂散射物質)的化學結構所決定，這部分散射光稱為拉曼散射。

一張拉曼譜圖通常由一定數量的拉曼峰構成，每個拉曼峰代表了相應的拉曼散射光的波長位置和強度。每個譜峰對應於一種特定的分子鍵振動，其中既包括單一的化學鍵，例如C-C, C=C, N-O, C-H等，也包括由數個化學鍵組成的基團的振動，例如苯環的呼吸振動，多聚物長鏈的振動以及晶格振動等。

拉曼光譜能提供什麼信息?

拉曼光譜對於分子鍵合以及樣品的結構非常敏感，因而每種分子或樣品都會有其特有的光譜「指紋」。這些「指紋」可以用來進行化學鑒別、形態與相、內壓力/應力以及組成成份等方面的研究和分析。

拉曼光譜能夠探測材料的化學結構，它提供的信息包括：

化學結構和化學鑒別;

相和形態;

應力;

污染物和雜質;

一般而言，拉曼光譜是特定分子或材料獨有的化學指紋，能夠用於快速確認材料種類或者區分不同的材料。在拉曼光譜資料庫中包含著數千條光譜，通過快速搜索，找到與被分析物質相匹配的光譜數據，即可鑒別被分析物質。

如圖所示分別是甲醇(methanol)和乙醇(ethanol)的拉曼光譜,二者有著顯著的區別，可以用於區分這兩種液體物質。

當與拉曼成像系統相結合時，可以基於樣品的多條拉曼光譜來生成拉曼成像。這些成像可以用於展示不同化學成分、相與形態以及結晶度的分布。

如圖所示是一粒藥片的拉曼光譜成像，由圖中可以看出阿司匹林(紅色)、咖啡因(綠色)和撲熱息痛(藍色)成分在藥片中的分布情況。

拉曼光譜能夠用於分析什麼樣的樣品?

拉曼光譜可以用來分析很多不同類型的樣品，通常包括以下種類：

固體、粉末、液體、膠體、軟膏、氣體;

無機材料、有機材料、生物材料;

純物質、混和物、溶液;

一般來說，拉曼不適合分析以下樣品：

金屬及其合金。

目前拉曼光譜應用的典型例子包括：

藝術品和考古——顏料、陶瓷以及寶石的表徵與鑒定;

碳材料——碳納米管的結構與純度、缺陷/無序度表徵;

化學——結構、純度、反應監控;

地質學——礦物鑒別和分布、包裹體、相變;

生命科學——單個細胞或組織表徵，藥物、疾病診斷;

藥學——藥物成分均勻性和組分分布;

半導體——純度、摻入成分、應力。

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