Ramanspectroscopie

Ramanspectroscopie is een spectroscopietechniek voor het bestuderen van vibratie- en rotatiemodi en andere lage-frequentie‑energieën van moleculen. Het werkt op basis van inelastische verstrooiing van fotonen door moleculen: bij laserlicht is de meeste fotonen elastisch verstrooid (Rayleigh), maar een klein aandeel ondergaat een inelastische verstrooiing waarbij de fotonen energie verliest of wint met de energie van een moleculaire vibratie. Dit resulteert in Ramanverschuivingen uitgedrukt in golffenominaat (cm^-1), die dienen als een moleculaire vingerafdruk.

Instrumentatie omvat een laserlichtbron, een systeem voor het richten van het licht op het monster en het verzamelen van de teruggekaatste fotonen, een spectrograaf en een detector (vaak een CCD). Raman wordt vaak uitgevoerd in een microscoop- of confocale configuratie, zodat ruimtelijke resolutie op micrometerniveau mogelijk is.

Varianten zijn spontane Raman, resonantie-Raman (versterkt bij nabijgelegen elektronische overgangen), SERS (surface-enhanced Raman spectroscopy) met metalen nanostructuren, en TERS (tip-enhanced Raman) met een getipte naald voor lokale versterking. Ook niet-lineaire methoden zoals CARS bestaan.

Toepassingen omvatten chemie, materialenwetenschap, farmacie, forensische en kunsthistorische analyse, en biologie. Raman is over het algemeen niet-destructief en vereist weinig tot geen monsterbehandeling, maar het signaal is zwak en kan verstoord worden door fluorescentie of autofluorescentie; laserverwarming en samplekwaliteit beïnvloeden metingen. De techniek heeft zijn oorsprong in 1928 met de ontdekking van C. V. Raman en wordt sindsdien routinematig ingezet voor identificatie en karakterisering van moleculaire structuren.