اسپکتروسکوپی رامان Raman

اسپکتروسکوپی رامان Raman یک روش طیف سنجی مولکولی است که با بهره گیری از واکنش نور با ماده ، اطلاعاتی را در مورد ترکیب و مشخصات مواد بدست می آورد. اطلاعات ارائه شده توسط طیف سنجی رامان Raman از یک فرآیند پراکندگی نور حاصل می شود. طیف سنجی رامان اطلاعاتی راجع به ارتعاشات درون و بین مولکولی به دست می دهد و می تواند درک بیشتری در مورد واکنش ارائه دهد. اسپکتروفتومتر رامان Raman طیف مشخصه ای از ارتعاشات خاص یک مولکول را ارائه می دهد و برای شناسایی یک ماده با ارزش است. همچنین روش اسپکترومتر رامان Raman می تواند اطلاعات بیشتری در مورد حالت های فرکانس پایین تر و ارتعاشاتی که به شبکه و ساختار کریستالی وارد می شوند را ارائه دهد.

طیف سنجی رامان برای رصد فرآیندهای تبلور و آشکار سازی مکانیسم های واکنش و سینتیک استفاده می شود. این داده ها با ترکیب ابزارهای تجزیه و تحلیل ، درک و بهینه سازی آگاهانه واکنش را امکان پذیر می کند.

• اصول طیف سنجی رامان Raman

در اسپکتروسکوپی رامان Raman ، فوتون های تک طول موج (در ناحیه‌ی مرئی، نور تکفام) روی نمونه متمرکز می ‌شود و عموماً لیزر به عنوان چشمه تکفام شدت بالا بکار می‌ رود. هنگامی که نور با مولکول های موجود در یک گاز ، مایع یا جامد برهم کنش می کند ، اکثریت قریب به اتفاق فوتون ها با همان انرژی فوتون های برخورد کرده متفرق یا پراکنده می شوند. این پدیده به عنوان پراکندگی الاستیک یا پراکندگی رایلی Rayleigh توصیف می شود. تنها تعداد کمی از این فوتون ها ، تقریباً 1 فوتون در 10 میلیون ، با فرکانس متفاوتی از فوتون مورد نظر پراکنده می شود که به این فرآیند، پراکندگی غیر ارتجاعی یا اثر رامان Raman گفته می شود.

• فرآیند پراکندگی رامان

فرآیند پراکندگی رامان ، همانطور که مکانیک کوانتوم توصیف می کند ، هنگامی که فوتون ها با یک مولکول برهم کنش می کنند ، ممکن است مولکول به حالت مجازی با انرژی بالاتر برسد. از این حالت انرژی بالاتر ، ممکن است چند نتیجه متفاوت وجود داشته باشد. یکی از این نتایج این است که مولکول تا سطح انرژی ارتعاشی، انرژی آزاد کند که با حالت اولیه آن یعنی پیش از دریافت فوتون متفاوت است. تفاوت بین انرژی فوتون برخورد و انرژی فوتون پراکنده ، تغییر رامان نامیده می شود. وقتی تغییر انرژی فوتون پراکنده کمتر از فوتون برخوردی باشد ، به پراکندگی، پراکندگی استوکس Stokes گفته می شود.

بعضی از مولکول ها ممکن است در حالت ارتعاشی، برانگیخته شوند و وقتی به حالت مجازی با انرژی بالاتر برسند ، ممکن است پس از آزاد کردن انرژی به حالت انرژی نهایی که کمتر از حالت تحریک اولیه آن ها است ، برسند که به این پراکندگی آنتی استوکس anti-Stokes گفته می شود.

پراکندگی رامان (Raman scattering) که طی آن بر اثر انتقال انرژی میان فوتون و مولکول های ماده، طول موج اولیه تغییر کرده و در اثر از دست دادن انرژی، طول موج افزایش می یابد و یا در اثر گرفتن انرژی، طول موج کاهش می یابد. میزان این تغییرات انرژی (چه کاهش و چه افزایش) متناسب با بسامد ارتعاشات مولکولی ماده پراکنده کننده نور می باشد. پس پراکندگی رامان به دو دسته کلی تقسیم بندی خواهد شد. دسته اول که دارای طول موج بلندتر (انرژی کمتر) از تابش اولیه است تحت عنوان استوکس و دسته دوم که طول موج کوتاهتر (انرژی بیشتر) از تابش اولیه دارند، با نام آنتی استوکس شناخته می شوند.

• کاربرد اسپکتروفتومتر رامان Raman

اسپکتروفتومتر رامان Raman برای طیف وسیعی از کاربردها از تشخیص پزشکی گرفته تا علوم مواد و تجزیه و تحلیل واکنش مورد استفاده قرار گرفته است. اسپکترومتر رامان Raman به کاربر اجازه می دهد تا اطلاعات ارتعاشی یک مولکول را جمع آوری کند و از چگونگی ترکیب آن و همچنین برهم کنش آن با سایر مولکول های اطرافش اطلاعاتی را بدست آورد.

اصول طیف سنجی رامان را در ویدئو آموزشی زیر می توانید مشاهده کنید.