La technologie de spectroscopie Raman, avec ses avantages tels que la richesse d'informations, la simplicité de la fabrication d'échantillons, la faible perturbation de l'eau, etc., a une large gamme d'applications dans les domaines de la chimie, des matériaux, de la physique, des macromolécules, de la biologie, de la médecine, de la géologie, etc.
01 application de la spectroscopie Raman à la recherche chimique
La spectroscopie Raman en chimie organique est principalement utilisée comme moyen d'identification structurelle et d'interaction moléculaire, elle est complémentaire de la spectroscopie infrarouge et peut identifier des caractéristiques structurelles spéciales ou des groupes caractéristiques. La taille, la force et la forme du pic Raman sont des bases importantes pour l'identification des liaisons chimiques et des groupes fonctionnels. En utilisant les propriétés de polarisation, la spectroscopie Raman peut également servir de base au jugement des isomères moléculaires.
Les liaisons covalentes entre les ions métalliques et les Ligands dans les composés inorganiques ont souvent une activité Raman, grâce à laquelle la spectroscopie Raman peut fournir des informations sur la composition, la structure et la stabilité des composés de coordination. En outre, de nombreux composés inorganiques ont une grande variété de structures cristallines qui ont des activités Raman différentes, de sorte que la détermination et la discrimination des structures cristallines de composés inorganiques qui ne peuvent pas être complétées par la spectroscopie Raman sont effectuées avec de l'énergie spectroscopique Raman.
En chimie catalytique, la spectroscopie Raman est capable de fournir des informations sur la structure du catalyseur lui - même, ainsi que sur les espèces présentes à la surface, et permet également une étude en temps réel du processus de préparation du catalyseur. Dans le même temps, la spectroscopie Raman laser est une méthode importante pour étudier la structure et les propriétés de l'interface électrode / solution, capable d'étudier en profondeur les problèmes fondamentaux tels que la structure de l'interface électrochimique, l'adsorption et la réaction au niveau moléculaire et appliquée dans des domaines tels que l'électrocatalyse, la corrosion et le placage.
02 application de la spectroscopie Raman à la recherche sur les matériaux macromoléculaires
La spectroscopie Raman peut fournir de nombreuses informations importantes sur la structure des matériaux polymères. Tels que la structure et la composition moléculaires, l'intégrité stéréotaxique, la cristallisation et le devenir, les interactions moléculaires et la structure des surfaces et des interfaces. La largeur des pics Raman permet de caractériser la pureté stéréochimique des matériaux macromoléculaires. Comme les échantillons de position irrégulière ou les échantillons avec une structure mixte tête - tête, tête - queue, les pics Raman sont faibles et larges, tandis que les échantillons hautement ordonnés ont des pics Raman forts et aigus.
Le contenu de l'étude comprendPour:
(1) structure chimique et jugement d'isostéricité: C = C, C - C, S - S, C - S, N - N et autres squelettes dans les macromolécules sont très sensibles à la spectroscopie Raman, couramment utilisé pour étudier les composants chimiques et la structure des macromolécules.
(2) analyse quantitative des composants: l'intensité de diffusion Raman est linéairement liée à la concentration des macromolécules, ce qui facilite l'analyse du contenu des macromolécules.
(3) Caractérisation de la phase cristalline par rapport à la phase amorphe et surveillance du processus de cristallisation et de la cristallinité des polymères.
(4) Étude des processus cinétiques: les processus cinétiques qui accompagnent les réactions macromoléculaires telles que la polymérisation, la lyse, l'hydrolyse et la cristallisation, etc. Certaines bandes caractéristiques des spectres Raman correspondants seront modifiées en intensité.
(5) Étude de l'orientation macromoléculaire: l'anisotropie de la chaîne macromoléculaire apporte nécessairement une anisotropie à la diffusion de la lumière, la mesure du rapport de déviation de la bande Raman de la molécule peut obtenir des informations importantes sur la configuration ou la conformation de la molécule, etc.
(6) compatibilité des mélanges de polymères et étude des interactions moléculaires.
(7) surveillance des processus de relaxation des contraintes et de déformation des matériaux composites.
(8) surveillance du processus de réaction de polymérisation et du processus de durcissement du polymère.
03 application de la spectroscopie Raman à la recherche en science des matériaux
La spectroscopie Raman dans la science des matériaux est un outil puissant pour l'étude de la structure de la matière, dans les interfaces de composition de phase, les joints de grains et d'autres sujets peuvent faire beaucoup de travail. Inclus:
(1) Étude Raman des matériaux de structure de film mince: la spectroscopie Raman est devenue un moyen de détection et d'identification pour la préparation de films minces par CVD (dépôt chimique en phase vapeur). Raman peut étudier les structures de silicium Mono, multi, micro et amorphe ainsi que les structures de couches minces de silicium amorphe boré, de silicium amorphe hydrogéné, de diamant, de type diamant, etc.
(2) recherche sur les matériaux supertreillis: la contrainte de la couche contrainte peut être calculée en mesurant le décalage de fréquence Raman de la couche contrainte dans le supertreillis, en fonction de la symétrie des pics Raman, connaissant l'intégrité du treillis.
(3) recherche sur les matériaux semi - conducteurs: la spectroscopie Raman peut mesurer la distribution des dommages aux semi - conducteurs après implantation ionique, peut mesurer les composants du semi - conducteur semi - magnétique, la masse de la couche épitaxiée, la concentration de porteurs de composants du mélange de couches épitaxiées.
(4) Étude Raman de structure de phase des matériaux résistants aux hautes températures.
(5) Etude Raman de molécules entièrement carbonées.
(6) Étude des effets dimensionnels quantiques des nanomatériaux.
04 application de la spectroscopie Raman à la recherche biologique
La spectroscopie Raman est un moyen puissant d'étudier les macromolécules biologiques, car le spectre Raman de l'eau est faible, le diagramme est simple, de sorte que la spectroscopie Raman peut étudier la structure des macromolécules biologiques et leurs changements dans un état proche de la nature et actif.
Spectroscopie Raman de macromolécules biologiques peut obtenir de nombreuses informations précieuses en même tempsPour:
(1) Structure secondaire de la protéine: Hélice alpha, pliage bêta, sertissage irrégulier et rotation bêta.
(2) Structure de la chaîne principale de la protéine: amide Ⅰ, Ⅲ, Vibration télescopique C - C, C - n.
(3) l'image de la chaîne latérale de la protéine: l'image et la forme de la chaîne latérale de la phénylalanine, de la tyrosine, du tryptophane et des deux derniers changent avec leur microenvironnement.
(4) carboxy, mercapto, S - S, C - S changement d'image sensible au changement d'image.
(5) phénomène d'isomérisation rotative des chaînes hydrocarbonées d'acides gras des biofilms.
(6) structure moléculaire de l'ADN et le rôle de l'ADN avec d'autres molécules.
(7) Étudier les interactions, les structures, les composants, etc. des lipides et des biofilms.
(8) fournit des informations importantes sur les interactions protéines - lipides dans les biofilms.
05. Application de la spectroscopie Raman à la recherche sur les plantes médicinales chinoises
Diverses herbes chinoises reflètent des différences dans les spectres Raman en raison de la composition chimique différente qu'elles contiennent, et les applications de la spectroscopie Raman dans l'étude des herbes chinoises comprennent:
(1) Analyse de la composition chimique des herbes chinoises
La chromatographie en couche mince (TLC) permet une séparation efficace des herbes chinoises, mais ne permet pas d'obtenir des informations structurelles sur les composés de chaque composant, tandis que la spectroscopie Raman améliorée en surface (SERS) présente l'avantage d'une forme de crête étroite, d'une sensibilité élevée et d'une bonne sélectivité, permettant une détection très sensible de la composition chimique des herbes chinoises. L'utilisation de la technologie de séparation de TLC combinée à l'identification par empreinte digitale de SERS est une nouvelle méthode d'analyse in situ des ingrédients à base de plantes dans TLC.
(2) identification non destructive des herbes chinoises
En raison de l'analyse par spectroscopie Raman, il n'est pas nécessaire de détruire l'échantillon, il est possible d'effectuer une identification non destructive des échantillons d'herbes chinoises, ce qui est particulièrement important pour l'étude des herbes chinoises nobles.
(3) Études de stabilité des herbes chinoises
Utilisez la spectroscopie Raman pour suivre dynamiquement le processus de métamorphose des plantes médicinales chinoises, ce qui a un rôle directeur direct dans la prédiction de la stabilité des plantes médicinales chinoises, la surveillance de la qualité des médicaments.
(4) Optimisation de la médecine chinoise
Pour le système complexe de mélange de plantes médicinales chinoises et de plantes médicinales chinoises et de mélanges, aucun composant isolé n'est nécessaire pour extraire directement avec les bactéries et les cellules, en utilisant la spectroscopie Raman pour collecter sans perte les spectres des bactéries et des cellules, observer l'étendue des dommages causés aux bactéries et aux cellules, étudier leurs effets pharmacologiques et mener des études d'optimisation des plantes médicinales chinoises, des plantes médicinales chinoises et des préparations.
06. Application de la spectroscopie Raman à la recherche de pierres précieuses
La technique de spectroscopie Raman a été appliquée avec succès dans les domaines de la recherche gemmologique et de l'identification des pierres précieuses. La spectroscopie Raman identifie avec précision les inclusions à l'intérieur des pierres précieuses, fournit des informations sur la genèse et l'origine des pierres précieuses et peut identifier efficacement, rapidement, sans perte et avec précision les catégories de pierres précieuses - naturelles, synthétiques artificielles et traitées de manière optimale.
(1) Application de la spectroscopie Raman à l'étude des inclusions de pierres précieuses
La spectroscopie Raman peut être utilisée pour la détection qualitative et quantitative de la composition chimique des inclusions de pierres précieuses, et l'utilisation de la spectroscopie Raman pour étudier les caractéristiques des inclusions dans les minéraux peut obtenir des informations sur la genèse et l'origine des minéraux gemmes.
(2) Application de la spectroscopie Raman à l'identification des pierres précieuses
Les microzones testées par spectroscopie Raman peuvent atteindre 1 à 2 µm, ce qui présente des avantages évidents dans l'identification des pierres précieuses, en permettant la détection d'impuretés extrêmement petites, d'inclusions microscopiques et d'adultérants artificiels, et en répondant aux exigences non destructives et rapides requises pour l'identification des pierres précieuses.
De plus, la conception confocale (confoal) du microscope Raman permet de sonder l'échantillon à différentes profondeurs sans le détruire, tout en excluant les informations perturbatrices d'autres échantillons de profondeur, ce qui permet d'obtenir des informations réelles sur des échantillons de différentes profondeurs, ce qui est utile lors de l'analyse de matériaux multicouches. Les techniques confocales de spectroscopie Raman microscopique ont une bonne résolution spatiale, ce qui permet d'obtenir des situations de changement des molécules d'espèces au cours de l'interface, la distribution correspondante des espèces, l'orientation d'adsorption des molécules d'espèces dans différentes zones de l'interface, etc.
07. La spectroscopie Raman a l'avantage d'être « bénie» dans l'étude des Artefacts
La spectroscopie Raman est une méthode d'analyse de la spectroscopie moléculaire basée sur la diffusion Raman, et la communauté des antiquités a choisi Raman précisément pour ses avantages « bénis» - non destructifs. Et la demande d'échantillons de spectroscopie Raman est faible, avec une résolution spatiale élevée, le processus de détection est simple et de plus en plus utilisé dans le domaine de la recherche sur les artefacts.
Direction d'analyse des spectres Raman
La technique d'analyse par spectromètre Raman est une technique de caractérisation de la structure moléculaire fondée sur l'effet Raman, dont le signal provient de la vibration et de la rotation des molécules. Les directions d'analyse des spectres Raman sont:
Analyse qualitative: différentes substances ont des spectres caractéristiques différents et peuvent donc être analysées qualitativement par spectroscopie.
Analyse structurelle: l'analyse des bandes spectrales est à son tour la base de l'analyse structurelle de la matière.
Analyse quantitative: selon les caractéristiques de l'Absorbance de la substance au spectre, il peut y avoir une bonne capacité d'analyse de la quantité de substance.
Avantages et inconvénients du spectromètre Raman pour l'analyse
1, avantages de la spectroscopie Raman pour l'analyse
La méthode d'analyse par spectroscopie Raman ne nécessite pas de pré - traitement de l'échantillon, et il n'y a pas de processus de préparation de l'échantillon, ce qui évite la génération de certaines erreurs et présente l'avantage d'une opération facile, d'un temps de détermination court et d'une sensibilité élevée dans le processus d'analyse.
2, l'insuffisance de la spectroscopie Raman pour l'analyse
(1) Zone de diffusion Raman.
(2) le chevauchement des différents pics de vibration et l'intensité de diffusion Raman sont facilement influencés par des facteurs tels que les paramètres du système optique.
(3) interférence du phénomène de fluorescence avec l'analyse spectroscopique Raman par transformée de Fourier.
(4) lors de l'analyse spectrale par transformée de Fourier, le problème de la non - linéarité des courbes se pose souvent.
(5) L'introduction de l'une ou l'autre substance entraîne un certain degré de contamination du système testé, ce qui revient à introduire la possibilité d'erreurs qui auront une certaine influence sur les résultats de l'analyse.