拉曼光谱化学分析

拉曼光谱取决于拉曼散射，这是在系统中的原子或分子内的非弹性散射的光子与低频模式 （例如振动或旋转模式）。这是与红外光谱、 红外线吸收低频模式取决于系统中。这两种技术提供类似，但互补，信息。然而，这并不意味着振动特征是拉曼光谱和红外光谱 '积极'，那就是，他们出现时进行了探讨。对于分子，振动是拉曼活性时，会造成变化的极化率，而用于红外光谱测定振动时，可见它引起中偶极矩的变化。这意味着，拉曼光谱没有永久偶极矩是必需。对于与对称中心的分子，这两种光谱方法是相互排斥。极性键通常给拉曼信号太弱，而中性债券通常是拉曼激烈，作为他们在振动过程中的极化率涉及大的变化。最后，两个画背的红外光谱是水不能用作溶剂和样品制备是更复杂。然而，拉曼光谱仪是更昂贵。

激发出来的光子散射后相比，有更低或更高频率的入射光，分别被称为斯托克斯和反斯托克斯散射。斯托克斯和反斯托克斯线有相同的变化在能源领域，但其规模而有所不同例如衬底温度。分子光子相互作用与债券和中分子的振动对使用的激光波长敏感。这将导致分子要进一个短的时间之后, 它漂移放出一个光子的虚拟能量状态退出。固态材料创建传入的光子和电子--空穴对，其中可以有声子晶体的晶格在散点图。声子是描述集体的量化震动的动作在晶格的原子或分子凝聚态物质中的准粒子。后此散射事件电子-空穴对衰变，并放出一个光子与转移的频率。

这些分散的光子的谱是入射光子的拉曼光谱，表现强烈的散射光子与频差 （衡量在波数与单位厘米^-1）。如果在系统中的振动模式使用，激光波长对敏感，它们的强度和位置可以不同激光波长之间，峰只出现在拉曼光谱。通常情况下，峰属于范围的 500 — — 2,000 厘米^-1，和较高的订单山峰可以发现周围一阶拉曼峰的波数的倍数。峰的强度取决于许多因素，包括激光、 焦点、 采集时间和散射的概率发生的权力。因此，强度谱之间不能直接比较和总是应该被转换为强度比值。全宽半最大值 (FWHM) 的峰值直接可以比较不同的度量标准。

采取从使用 514 nm 激光的多壁碳纳米管的拉曼光谱如图 1所示。已删除直线基线和数据已经标准化，对周围 1,582 厘米^-1的最强烈的功能。

几个高峰值可以被观察，起源于不同的样品的结晶特征。1,350 厘米^-1 D 高峰起源形式双共振弹性声子散射与晶格中的缺陷。G-峰值 (1,582 厘米^-1) 是 sp²杂化碳-碳键与可以在任何石墨材料中发现。这个强大的峰值实际上肩右侧有谱，这是 D' 峰值约 1,620 厘米^-1。此峰又相关的缺陷。

在更高的波数可以观察几个其他山峰。G' （或 2D） 山顶周围 2,700 厘米^-1是 D 乐队，言外之意，由两个非弹性声子散射过程引起的。因此它不需要缺陷和可以高结晶样品中发现。也是如此为 2D' 乐队约 3,240 厘米^-1，这是 D 的泛音乐队。最后 D + G 周围 2,930 厘米^-1是 D 和 G 带的组合的泛音。

图 1。多壁碳纳米管的拉曼光谱。谱用 514 nm 激光、 直线基线被拟合谱平坦区域和频谱归一 G 峰值。

拉曼光谱技术可以应用于广泛的领域，从 （生物） 化学到固态物理学。在化学，拉曼光谱可以用于调查化学键的变化，并通过使用其拉曼指纹识别特定的 （有机或无机） 分子。这可以在任一气体，液体，或固体阶段的材料。已有，例如，用于医学目的的活性成分的药物，和拉曼气体分析仪用于呼吸气体在手术过程中的实时监测。

在固态物理学拉曼光谱用于表征材料和确定其晶体取向、 组成、 应力、 温度和结晶度。它已被用于识别的矿物组成、 并可以用于痕迹鉴定证据分析。它也是可以帮助我们观察等离子体激元，和其他低频率激励下固体拉曼光谱。专门为石墨材料它已被用于调查样品的结晶度、 单、 双壁纳米管的直径和他们的手。对于石墨烯它可以也用于识别的石墨烯层数。

拉曼光谱在其他光谱的方法一大优势是，它通常需要没有样品制备如果您可以集中精力样品与显微镜下，可以分析 µ m 大小样本、 要求没有联络，和非破坏性。