拉曼光譜儀在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用 發(fā)布日期：2021-04-13 09:12:31 文章來(lái)源：萊雷科技
拉曼光譜儀在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用
最近很多人都在找這個(gè)，我從網(wǎng)上整理出一套比較全面的分享。節(jié)省你的時(shí)間。拉曼光譜以其信息豐富、樣品制備簡(jiǎn)單、水干擾小等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于化學(xué)、材料、物理、高分子、生物、醫(yī)學(xué)、地質(zhì)等領(lǐng)域。
拉曼光譜在有機(jī)化學(xué)中主要用作結(jié)構(gòu)鑒定和分子相互作用的手段。它是紅外光譜的補(bǔ)充，可以識(shí)別特殊的結(jié)構(gòu)特征或特征基團(tuán)。拉曼位移的大小、強(qiáng)度和形狀是識(shí)別化學(xué)鍵和官能團(tuán)的重要依據(jù)。拉曼光譜也可以作為判斷分子異構(gòu)體的依據(jù)。
在無(wú)機(jī)化合物中，金屬離子與配體之間的共價(jià)鍵往往具有拉曼活性，它可以提供有關(guān)配合物組成、結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性的信息。另外，許多無(wú)機(jī)化合物具有不同的晶體結(jié)構(gòu)，具有不同的拉曼活性。因此，拉曼光譜可以用來(lái)確定和鑒定紅外光譜無(wú)法完成的無(wú)機(jī)化合物的晶體結(jié)構(gòu)。
在催化化學(xué)中，拉曼光譜可以提供催化劑本身和表面物種的結(jié)構(gòu)信息，也可以實(shí)時(shí)研究催化劑的制備過(guò)程。同時(shí)，激光拉曼光譜是研究電極/溶液界面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的重要手段，可以在分子水平上研究電化學(xué)界面結(jié)構(gòu)、吸附和反應(yīng)，在電催化、腐蝕和電鍍等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
拉曼光譜儀可以提供許多有關(guān)高分子材料結(jié)構(gòu)的重要信息。拉曼峰的寬度可以用來(lái)表征高分子材料的立體化學(xué)純度。例如，具有隨機(jī)位置或混合頭尾結(jié)構(gòu)的樣品的拉曼峰弱而寬，而具有高度有序結(jié)構(gòu)的樣品的拉曼峰強(qiáng)而尖。
研究?jī)?nèi)容包括：
（1） 化學(xué)結(jié)構(gòu)與立體判斷：聚合物中的C=C、C-C、S-S、C-S、N-N骨架對(duì)拉曼光譜非常敏感，常用于研究聚合物的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)。
（2） 組分定量分析：拉曼散射強(qiáng)度與聚合物濃度呈線性關(guān)系，方便了聚合物組分含量的分析。
（3） 結(jié)晶相和非晶相的表征，以及聚合物結(jié)晶過(guò)程和結(jié)晶度的監(jiān)測(cè)。
（4） 動(dòng)力學(xué)過(guò)程研究：伴隨聚合物反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，如聚合、裂解、水解和結(jié)晶。相應(yīng)拉曼光譜的某些特征譜帶的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化。
（5） 聚合物取向研究：聚合物鏈的各向異性必然導(dǎo)致光散射的各向異性。通過(guò)測(cè)量拉曼光譜的去極化率，可以獲得分子構(gòu)型或構(gòu)象的重要信息。
（6） 聚合物共混物相容性及分子相互作用的研究。
（7） 復(fù)合材料應(yīng)力松弛和應(yīng)變過(guò)程的監(jiān)測(cè)。
（8） 聚合過(guò)程和聚合物固化過(guò)程的監(jiān)控。
拉曼光譜是材料科學(xué)中研究材料結(jié)構(gòu)的有力工具。它可以在相組成界面、晶界等方面做大量的工作。包括：
（1） 薄膜結(jié)構(gòu)材料的拉曼光譜研究：拉曼光譜已成為化學(xué)氣相沉積（CVD）薄膜的檢測(cè)和識(shí)別手段。拉曼光譜可以用來(lái)研究單晶硅、多晶硅、微硅和非晶硅的結(jié)構(gòu)，以及非晶硅硼氫化物、非晶硅氫化物、金剛石和類金剛石碳等層狀薄膜的結(jié)構(gòu)。
（2） 超晶格材料研究：通過(guò)測(cè)量超晶格中應(yīng)變層的拉曼頻移，可以計(jì)算出應(yīng)變層的應(yīng)力，根據(jù)拉曼峰的對(duì)稱性可以知道晶格的完整性。
（3） 半導(dǎo)體材料研究：拉曼光譜可以測(cè)量離子注入后半導(dǎo)體的損傷分布、半磁性半導(dǎo)體的成分、外延層的質(zhì)量以及外延層混合物的成分載流子濃度。
拉曼光譜是研究生物大分子的有力手段。由于水的拉曼光譜非常微弱，而且光譜非常簡(jiǎn)單，拉曼光譜可以用來(lái)研究生物大分子在近自然狀態(tài)和活性狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)和變化。
生物大分子的拉曼光譜可以同時(shí)獲得許多有價(jià)值的信息
（1） 蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)：α-螺旋、β-折疊、無(wú)規(guī)卷曲和β-翻轉(zhuǎn)
（2） 蛋白質(zhì)主鏈構(gòu)象：酰胺Ⅰ、Ⅲ、C-C、C-N伸縮振動(dòng)
（3） 蛋白質(zhì)側(cè)鏈的構(gòu)象：苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的側(cè)鏈，以及后兩者的構(gòu)象和存在形式隨其微環(huán)境的變化而變化
（4） 羧基、巰基、S-S和C-S的構(gòu)象變化對(duì)構(gòu)象變化敏感
（5） 生物膜中脂肪酸的旋轉(zhuǎn)異構(gòu)化。
（6） DNA分子結(jié)構(gòu)和DNA與其他分子的相互作用。
（7） 研究了脂質(zhì)與生物膜的相互作用、結(jié)構(gòu)和組成。
（8） 它為生物膜中蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的相互作用提供了重要的信息。
不同的中草藥由于其化學(xué)成分的不同而具有不同的拉曼光譜
高效薄層色譜法（TLC）能有效地分離中草藥，但不能獲得各組分的結(jié)構(gòu)信息。表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）具有峰型窄、靈敏度高、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，可用于中草藥化學(xué)成分的高靈敏度檢測(cè)。將薄層色譜與SERS指紋圖譜相結(jié)合，是一種新的中藥成分原位分析方法。
由于拉曼光譜儀分析無(wú)需破壞樣品，因此可用于中藥材樣品的無(wú)損鑒定，對(duì)珍貴中藥材的研究尤為重要。
利用拉曼光譜動(dòng)態(tài)跟蹤中草藥的變質(zhì)過(guò)程，對(duì)中草藥的穩(wěn)定性預(yù)測(cè)和質(zhì)量監(jiān)測(cè)具有直接的指導(dǎo)作用。
由于中草藥、中成藥和復(fù)方中藥的復(fù)雜混合體系，不需要任何組分的分離和提取，直接與細(xì)菌和細(xì)胞相互作用。拉曼光譜用于采集細(xì)菌和細(xì)胞的光譜，觀察細(xì)菌和細(xì)胞的損傷程度，研究其藥理作用，優(yōu)化中藥、中成藥和配方。
拉曼光譜已成功地應(yīng)用于寶石學(xué)研究和寶石鑒定。拉曼光譜能夠準(zhǔn)確地識(shí)別寶石中的包裹體，提供寶石的產(chǎn)地和來(lái)源信息，有效、快速、無(wú)損、準(zhǔn)確地識(shí)別寶石的種類天然寶石、合成寶石和優(yōu)化寶石。
拉曼光譜可用于寶石包裹體化學(xué)成分的定性和定量檢測(cè)。利用拉曼光譜技術(shù)研究礦物中包裹體的特征，可以獲得寶石礦物的來(lái)源和成因信息。
拉曼光譜儀測(cè)試的微區(qū)可達(dá)1-2um，在寶石鑒定中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。它能檢測(cè)出極微小的雜質(zhì)、微夾雜和人工摻雜，滿足寶石無(wú)損快速鑒定的要求。
另外，共焦設(shè)計(jì)的拉曼顯微鏡（confocal design of Raman microscope，confoal）可以在不破壞樣品的情況下檢測(cè)不同深度的樣品，并完全消除其他深度樣品的干擾信息，從而獲得不同深度樣品的真實(shí)信息，這在多層材料的分析中非常有用。共焦顯微拉曼光譜具有很好的空間分辨率，可以獲得物種和分子的變化、相應(yīng)的物種分布以及物種和分子在界面不同區(qū)域的吸附取向。
7拉曼光譜在文物研究方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)
拉曼光譜是一種基于拉曼散射的分子光譜分析方法。文物界之所以選擇拉曼，是因?yàn)槠洫?dú)特的無(wú)損優(yōu)勢(shì)。而且，拉曼光譜由于其要求低、空間分辨率高、檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在文物研究領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
拉曼光譜是一種基于拉曼效應(yīng)的分子結(jié)構(gòu)表征技術(shù)。它的信號(hào)源與分子的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)有關(guān)。
拉曼光譜的分析方向如下
定性分析：不同的物質(zhì)有不同的特征光譜，所以可以通過(guò)光譜進(jìn)行定性分析。
結(jié)構(gòu)分析：譜帶分析是材料結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)。
定量分析：根據(jù)物料對(duì)光譜的吸收特性，對(duì)物料的量有良好的分析能力。
拉曼光譜分析方法無(wú)需樣品預(yù)處理，無(wú)需樣品制備過(guò)程，避免了一些誤差，具有操作簡(jiǎn)單、測(cè)定時(shí)間短、分析過(guò)程靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)
（2） 不同振動(dòng)峰的重疊和拉曼散射強(qiáng)度容易受到光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)等因素的影響
（3） 熒光對(duì)傅里葉變換拉曼光譜的干擾
（4） 在傅立葉變換頻譜分析中，曲線的非線性經(jīng)常出現(xiàn)
（5） 任何物質(zhì)的引入都會(huì)給被測(cè)體系統(tǒng)帶來(lái)一定程度的污染，這相當(dāng)于引入一些誤差的可能性，這將對(duì)分析結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。
