你是否想過,一束光照射物質后,能揭開其分子層面的秘密?今天,就讓我們走進神奇的拉曼光譜世界,哪怕是光譜學小白,也能輕松入門!
光照射物質時,大部分光子如同調皮的孩子,以瑞利散射的形式“原路返回”,波長不變;但有少數 “不安分” 的光子,會經歷一場奇妙冒險 —— 非彈性散射,也就是拉曼散射,在這場冒險中,它們的波長因分子振動而改變。這一偉大發現由 C.V. Raman 在 1930 年完成,從此為化學分析打開了全新的大門。
拉曼效應就像光與物質的一場“暗號交流”,光子與物質相互作用后,部分光子改變波長,而這背后與分子振動緊密相連??茖W家們收集這些 “暗號”—— 變化的光信號,就能解碼出樣品的化學信息。
拉曼光譜學正是利用這一效應,借助激光照射樣品,再分析散射光,從而獲取材料的特征信號。激光的發明更是拉曼光譜學發展的“神助攻”,為其提供了關鍵的單色光源。簡單來講,拉曼光譜是一把精準的 “分子鑰匙”,能通過光的非彈性散射,打開物質化學和分子結構的神秘大門,在科研和工業領域發揮著巨大作用。
拉曼光譜就如同物質的“化學指紋”,每一種分子或材料都有獨特的拉曼光譜,就像每個人的指紋獨一無二??蒲腥藛T將樣品的拉曼光譜與包含數百張光譜的參考譜庫對比,就能快速判別材料,或是將它與其他材料區分開來。通過拉曼光譜,我們能深入研究樣品的化學成分和性質、結晶度和多晶型、污染和缺陷,甚至受熱和受力狀況,堪稱材料研究的 “多面手”。
拉曼光譜的應用領域極為廣泛,在所有需要無損(顯微)化學分析和成像分析的地方,都能看到它的身影。無論是制藥領域精準分析藥物成分,地質和礦物學領域探究礦石奧秘,半導體領域助力芯片研發,材料研究領域探索新型材料特性,還是生命科學領域解碼生物分子,拉曼光譜都能提供定性和定量分析的優質解決方案。
拉曼光譜主要應用方向在以下等多個方面
一
化學與材料科學
1.?分子結構鑒定
用于有機化合物、無機配位化合物的結構分析,與紅外光譜互補,可鑒別特殊官能團或化學鍵(如C=C、苯環呼吸振動等)。
在高分子材料中,可分析聚合物的立體規整性、結晶度及表面界面結構,例如通過拉曼峰強度判斷材料的有序性。
2.?納米材料與碳材料研究
表征碳納米管的管徑、手性及導電性,或測定石墨烯的層數和應力分布。
通過表面增強拉曼散射(SERS)技術研究金屬單原子層的界面作用。
二
生物與醫學
1.?生物大分子研究
因水分子干擾小,可在接近自然狀態下分析蛋白質、DNA等生物分子的結構變化。
拉曼成像技術用于單細胞或脂肪組織的微區分析,如腫瘤細胞篩查。
2.?藥物與診斷
快速區分藥物成分(如阿司匹林、咖啡因)及其在藥片中的分布。
疾病標志物檢測,如癌癥和心血管疾病的早期診斷。
三
工業與公共安全
1.?刑偵與毒品檢測
非破壞性鑒定毒品(如B型混合爆炸物RDX+TNT)及火災痕跡。
2.?珠寶與文物鑒定
區分天然寶石、合成寶石及優化處理寶石,分析包裹體成因。
四
檢測水質和空氣中的污染物,如有機物和無機物的成分分析。
昊量光電,致力于為拉曼光譜研究打造一站式服務,同時提供其他材料分析技術。我們的產品從設計到制造,始終聚焦高效率、卓越性能和高性價比。
以昊量光電AUT-XperRF共聚焦顯微拉曼光譜儀系統為例,它是一款“多合一” 的寶藏儀器,專為材料分析而生。它可以集成拉曼光譜模塊和TRPL 測量模塊,兩大模塊相輔相成,為確定材料特性提供有力支持,相當于AUT-XperRAM S 系列和 FLIM 的強強聯合。使用AUT-XperRF,能暢享 AUT-XperRAM 系列的高性能光譜儀檢測,也能實現快速大面積的光譜掃描。
經典應用案例:
1.單個口腔上表皮細胞
2. WS2拉曼成像圖,熒光成像圖和TCSPC熒光壽命成像
3.光電流成像圖
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