MittelInfrarot

Mittelinfrarot, kurz MIR, bezeichnet den Teil des Infrarotspektrums, der zwischen dem Nahinfraroten und dem Ferninfraroten liegt. Je nach Fachgebiet reicht dieser Bereich grob von einigen Mikrometern bis in den weiter definierten Oberbereich hinein; häufig wird der Kernbereich mit etwa 3 bis 8 Mikrometern angegeben, wobei sich der Spanne je nach Quelle auch bis around 15 bis 25 Mikrometer ziehen kann. Im MIR dominieren fundamentale Vibrationsübergänge von Molekülen, weshalb diese Region besonders geeignet ist, chemische Substanzen zu identifizieren und deren Konzentrationen abzuschätzen.

Charakteristische Merkmale des MIR sind scharfe Absorptionsbanden, die typischerweise funktionelle Gruppen charakterisieren. Typische Beispiele umfassen C=O-Streckungen um 5,8–6,2 Mikrometer und C–H-Streckungen um ca. 3,3–3,5 Mikrometer. Das sogenannte Fingerprint-Region reicht grob von etwa 6 Mikrometer bis 12–15 Mikrometer und bietet viele individuelle Merkmale für komplexe Moleküle. Durch diese Muster lassen sich Stoffe anhand eines chemischen Fingerabdrucks identifizieren.

Messung und Technik: Die Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR) ist die verbreitete Methode im MIR. ATR-FTIR ermöglicht direkte Messungen an Festkörpern, Flüssigkeiten oder dünnen Schichten. Typische Detektoren sind MCT (HgCdTe), InSb und pyroelectric Detektoren; Lichtquellen umfassen thermische Emitteren (z. B. Globar) oder Laserquellen wie Quantenkaskadenlaser für gezielte Bänder. Atmosphärische Absorption durch Wasser und CO2 beeinflusst die Messungen; daher arbeitet man oft in Transmission, Reflexion oder mit Probenvorbereitungen.

Anwendungen: In der analytischen Chemie dient MIR der Identifizierung chemischer Substanzen und der Quantifizierung von Konzentrationen. In der Polymer- und Pharmaindustrie wird MIR genutzt, um Strukturmerkmale, Reinheitsgrade und Prozesskontrollen zu überwachen. Umweltmonitoring, Materialwissenschaft, Qualitätskontrolle und Sicherheitsanwendungen profitieren ebenfalls von MIR-Spektroskopie; in der Astronomie liefert sie Hinweise auf Moleküle und Staub in kosmischen Objekten. Mittelinfrarot ist damit eine zentrale Technik für molekulare Spektroskopie.