关于拉曼光谱你应该知道的！

什么是拉曼光谱?

拉曼光谱是一种无损的分析技术，它是基于光和材料内化学键的相互作用而产生的。拉曼光谱可以提供样品化学结构、相和形态、结晶度以及分子相互作用的详细信息。

拉曼是一种光散射技术。激光光源的高强度入射光被分子散射时，大多数散射光与入射激光具有相同的波长(颜色)，不能提供有用的信息，这种散射称为瑞利散射。然而，还有极小一部分(大约1/109)散射光的波长(颜色)与入射光不同，其波长的改变由测试样品(所谓散射物质)的化学结构所决定，这部分散射光称为拉曼散射。

一张拉曼谱图通常由一定数量的拉曼峰构成，每个拉曼峰代表了相应的拉曼散射光的波长位置和强度。每个谱峰对应于一种特定的分子键振动，其中既包括单一的化学键，例如C-C, C=C, N-O, C-H等，也包括由数个化学键组成的基团的振动，例如苯环的呼吸振动，多聚物长链的振动以及晶格振动等。

拉曼光谱能提供什么信息?

拉曼光谱对于分子键合以及样品的结构非常敏感，因而每种分子或样品都会有其特有的光谱“指纹”。这些“指纹”可以用来进行化学鉴别、形态与相、内压力/应力以及组成成份等方面的研究和分析。

拉曼光谱能够探测材料的化学结构，它提供的信息包括：

化学结构和化学鉴别;

相和形态;

应力;

污染物和杂质;

一般而言，拉曼光谱是特定分子或材料独有的化学指纹，能够用于快速确认材料种类或者区分不同的材料。在拉曼光谱数据库中包含着数千条光谱，通过快速搜索，找到与被分析物质相匹配的光谱数据，即可鉴别被分析物质。

如图所示分别是甲醇(methanol)和乙醇(ethanol)的拉曼光谱,二者有着显著的区别，可以用于区分这两种液体物质。

当与拉曼成像系统相结合时，可以基于样品的多条拉曼光谱来生成拉曼成像。这些成像可以用于展示不同化学成分、相与形态以及结晶度的分布。

如图所示是一粒药片的拉曼光谱成像，由图中可以看出阿司匹林(红色)、咖啡因(绿色)和扑热息痛(蓝色)成分在药片中的分布情况。

拉曼光谱能够用于分析什么样的样品?

拉曼光谱可以用来分析很多不同类型的样品，通常包括以下种类：

固体、粉末、液体、胶体、软膏、气体;

无机材料、有机材料、生物材料;

纯物质、混和物、溶液;

一般来说，拉曼不适合分析以下样品：

金属及其合金。

目前拉曼光谱应用的典型例子包括：

艺术品和考古——颜料、陶瓷以及宝石的表征与鉴定;

碳材料——碳纳米管的结构与纯度、缺陷/无序度表征;

化学——结构、纯度、反应监控;

地质学——矿物鉴别和分布、包裹体、相变;

生命科学——单个细胞或组织表征，药物、疾病诊断;

药学——药物成分均匀性和组分分布;

半导体——纯度、掺入成分、应力。

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