Kas ir Ramana spektroskopija?

Ramana spektroskopijas pamatteorija ir Ramana efekts. Gaisma tiek projicēta uz molekulu ar nolūku mijiedarboties ar elektronu mākoni, apgabalu ap vienu vai starp elektroniem atomā. Tas liek molekulai satraukties ar atsevišķām gaismas vienībām, kas pazīstamas kā fotons. Enerģijas līmenis molekulā tiek palielināts vai samazināts. Pēc tam gaisma no konkrētās vietas tiek savākta ar objektīvu un pārraidīta uz monohromatoru.

Monohromators ir ierīce, kas optiski pārraida šauru gaismas viļņa garuma joslu. Sakarā ar to, ka gaismas joslas izkliedējas caur caurspīdīgām cietām vielām un šķidrumiem, kas pazīstama kā Reilija izkliede, lāzera gaismai tuvākie viļņu garumi tiek izkliedēti, bet atlikušo gaismu ar vibrācijas informāciju savāc detektors.

Ādolfs Smekals paredzēja domu par gaismas izkliedi caur Ramana efektu 1923. gadā. Tomēr tikai 1928. gadā sers CV Ramans atklāja Ramana spektroskopijas iespējas. Viņa novērojumi galvenokārt attiecās uz saules gaismu, jo lāzertehnoloģijas tajā laikā nebija viegli pieejamas. Izmantojot fotografēšanas filtru, viņš varēja projicēt monohromatisku gaismu, vienlaikus novērojot, ka gaisma mainīja frekvenci. Ramanam par atklājumu 1930. gadā tika piešķirta Nobela prēmija fizikā.

Visbiežāk Ramana spektroskopija tiek izmantota ķīmijas, medicīnas un cietvielu fizikas jomās. Procesa laikā var analizēt molekulu ķīmiskās saites, ļaujot pētniekiem vieglāk identificēt nezināmus savienojumus, izmantojot vibrācijas frekvenci. Medicīnā Ramana lāzeri var kontrolēt anestēzijas līdzekļos izmantoto gāzu maisījumu.

Cietvielu fizikā tiek izmantota tehnoloģija, lai izmērītu dažādu cietvielu ierosmes. Koncepcijas uzlabotās versijas var izmantot arī tiesībaizsardzības iestādes, lai identificētu viltotas zāles, kamēr tās vēl atrodas iepakojumā. Tas notiek, ja tehnoloģija ir ierobežota tās jutīgumā un ļauj būtībā iziet cauri noteiktiem slāņiem, līdz tā sasniedz vēlamo molekulu.