Ramanspektroszkópia

Ramanspektroskopia to technika spektroskopii służąca do badania drgań molekularnych oraz innych niskoczęstotliwościowych trybów poprzez analizę nieelastycznego rozpraszania światła. Dzięki temu uzyskuje się informacje o strukturze chemicznej, wiązaniach chemicznych i środowisku cząsteczek.

Zasada działania opiera się na efekcie Ramana: foton może ulec rozproszeniu elastycznemu (Rayleigh) lub nieelastycznemu, w wyniku którego energia fotonu zmienia się o energię drgań molekularnych. Przesunięcie energii mierzy się jako przesunięcie Ramana w jednostkach cm^-1. Linie Ramana pojawiają się jako Stokes i czasem anti-Stokes, zależnie od kierunku wymiany energii z układem.

Sprzęt do pomiaru obejmuje źródło laserowe, układ do naświetlania próbki i zbierania rozproszonego światła, filtry blokujące promieniowanie Rayleigh, spektrograf i detektor (np. CCD). W praktyce często stosuje się mikroskopowy układ Raman (mikro-Raman), co umożliwia analizę bardzo małych obszarów.

Warianty techniki obejmują SERS (surface-enhanced Raman spectroscopy), który poprzez substraty plasmoniczne znacznie wzmacnia sygnał; rezonansową Ramana (RR) zbliżoną do dopasowania do przejść elektronowych; oraz TERS, łączący Ramana z mikroskopią skaningową w celu uzyskania wysokiej rozdzielczości i czułości.

Zastosowania obejmują identyfikację związków chemicznych i cząsteczek, charakteryzację materiałów (grafen, nanostruktury, polimery), biologię i diagnostykę, farmaceutyki, geologię oraz konserwację dzieł sztuki. Ramanspektroskopia jest ceniona za nieinwazyjność, krótkie czasy pomiaru i możliwość analizy w wodnych roztworach, chociaż bywa podatna na fluorescję i słabe sygnały wymagające wzmocnienia. Odkrycie efektu Ramana w 1928 roku przez C. V. Ramana i K. S. Krishnana przyniosło nagrodę Nobla w fizyce w 1930 roku.