Quang phổ Raman Micro-Focus

Tán xạ Raman thuộc loại tán xạ không đàn hồi,Để nghiên cứu.LướivàPhân tửcủaRung độngChế độ,XoayMột công nghệ quang phổ cho các chế độ và các chế độ tần số thấp khác trong một hệ thống.Nguyên tắc của nó như sau:1Hiển thị:

Sơ đồ1 Bản đồ mức năng lượng nhảy vọt phân tử. Các bước nhảy mức năng lượng khác nhau tương ứng với các tín hiệu Raman khác nhau. Độ dày của đường thẳng đại khái cho thấy tín hiệu mạnh hay yếu.

Giả sử phân tử phân tán ban đầu ở trạng thái cơ bản, mức năng lượng rung như hình1Hiển thị. Khi ánh sáng tới chiếu vào các phân tử, kích thích hành động của ánh sáng với các phân tửLàm cho phân tửPhân cựcTỷ lệ thay đổi tương đương với việc phân tử tạo ra sự hấp thụ ảo của photon，Do đó làm choChuyển đổi điện tửĐếnMột mức năng lượng ảo（ảonăng lượngtiểu bangđiện tử ở mức độ ảo.Ngay lập tứcChuyển sang mức thấp hơnvà phát ra photonTức làÁnh sáng tán xạ。Trong đó, hầu hếtÁnh sáng tán xạCùng tần số với ánh sáng tới,Tức là trong quá trình tương tác giữa các phân tử và ánh sáng, không có sự chuyển giao năng lượng xảy ra, đó là tán xạ đàn hồi, được gọi là tán xạ Rayleigh; Một phần cực nhỏ của ánh sáng phân tán, và sự truyền năng lượng xảy ra giữa các phân tử hoặc mạng, dẫn đến sự thay đổi tần số của ánh sáng tán xạ, được gọi là tán xạ Raman.ở RamanQuang phổCác vạch phổ có tần số nhỏ hơn tần số ánh sáng tới được gọi là Stokes.dâyCác vạch phổ có tần số lớn hơn tần số ánh sáng tới được gọi là các vạch phản Stokes.

Vì các phân tử hoặc nhóm nguyên tử khác nhau dao động theo một cách, tần số ánh sáng tán xạ Raman của chúng cũng đặc biệt, vì vậy phổ Raman cũng được gọi là phổ Raman.“Phân tử vân tay”Quang phổ. Phổ Raman được sử dụng rộng rãi để mô tả thành phần hóa học, cấu trúc hóa học, pha và hình thái, độ tinh thể và thông tin về tương tác phân tử của vật liệu, ngoài ra còn thu được thông tin về tạp chất, ứng suất và nhiệt độ trong tinh thể.

Với kích thước ngày càng giảm của các vật được phát hiện trong các lĩnh vực ứng dụng khác nhau ở trên, đặc biệt là ở cấp độ micron và thậm chí nanomet, việc phân tích phổ Raman đòi hỏi phải cải thiện độ phân giải không gian của nó, do đó, công nghệ phát hiện phổ Raman siêu nhỏ được tạo ra bằng cách kết hợp các chức năng phóng đại vi mô của kính hiển vi, cũng như các lỗ đồng tập trung.Chức năng giới hạnBạn có thể nâng cao độ phân giải không gian do Raman phát hiện đến giới hạn phát ra quang học, tức là mức độ vi - ta - li - mét thậm chí là mức độ hạ vi - mét. Sơ đồ2Một sơ đồ đường ánh sáng điển hình của Raman Micro-Focus

Sơ đồ2 Sơ đồ phổ Raman Micro-Focus

Quang phổ Raman siêu nhỏ đồng tiêu cự có thể đạt được khả năng phân biệt ba chiều, ngoài khả năng phân tích các mẫu ở quy mô micronanomet, còn có thể phân tích các lớp và giao diện khác nhau trong nhiều lớp màng, tạp chất hoặc chất gây ô nhiễm dưới bề mặt của các mẫu trong suốt, v.v.

Bằng cách quét điểm hoặc quét khuôn mặtbản đồchức năng, có thể đạt được hai phổ RamanVi hoặcHình ảnh 3D. bởi Extractbản đồThông tin Raman tại mỗi điểm, hình ảnh Raman có thể hiển thị các thuộc tính vật liệu khác nhau(Thành phần, cấu trúc, pha, đa dạng, căng thẳng, kết tinh)Phân bố không gian.

Micro tập trung RamanỨng dụng Spectrum

1.Lĩnh vực hóa học：

Liên kết hóa học cũng như phân tử đối xứngTần số rung động rất đặc biệt.Do đóQuang phổ RamanCung cấprồiPhân biệt phân tửPhương pháp quan trọng.Ví dụ,SiO, Si2O2,vàSi3O3Tần số rung động có thể được xác định và là cơ sở cho phân tích phối hợp quang phổ hồng ngoại và quang phổ Raman.。Kích thước, cường độ và hình dạng của đỉnh Raman là những cơ sở quan trọng để xác định các liên kết hóa học và các nhóm chức. Sử dụng các đặc tính phân cực, phổ Raman cũng có thể được sử dụng làm cơ sở để đánh giá các đồng phân phân tử. Trong hóa học xúc tác, quang phổ Raman có thể cung cấp thông tin về cấu trúc của chất xúc tác và vật chất bề mặt, cũng như phân tích thời gian thực về quá trình chuẩn bị chất xúc tác. Quang phổ Raman là điện cực nghiên cứu/Một phương pháp quan trọng về cấu trúc và tính chất của giao diện giải pháp, có thể nghiên cứu sâu về các vấn đề cơ bản như cấu trúc giao diện điện hóa, hấp phụ và phản ứng ở cấp độ phân tử và áp dụng trong các lĩnh vực xúc tác điện, ăn mòn và mạ điện.

(Tham khảo:Kraytsberget.al.,Tạp chí Nguồn năng lượng 282.(2015):294-298）

Sơ đồ3 LýPin ionSiPhổ Raman tại chỗ của các điện cực trong quá trình sạc và xả

Đánh giáNa₂Stạp chất predrive cặpWpha tạpNa₃PS₄Tổng hợp bóngVangTrong đó, thông quaQuang phổ RamanCó thể phân tíchNa₂S-d ở 481、498 cm ⁻¹mạc đường ruột muqueuses digestives (Na₂Sₓ) Đỉnh đặc trưng,Na₂S-c ở 967、1005、1025 cm ⁻¹Xuất hiệnSOₓĐỉnh núi liên quan,Na₂S-p ở2560 cm ⁻¹Có một đỉnh yếu, chỉ ra một lượng nhỏ. NaSHB5-03=giá trị thông số Ki, (cài 3)207 cm ⁻¹Có. Na₂S Đỉnh rung mạnh. Vì vậy, kết hợp với các kỹ thuật khác có thể được suy ra chung:Na₂S-c Bao gồm chủ yếuSOₓtạp chất,Na₂S-d Chứa polysulfide và dấu vếtSOₓ，Na₂S-p Về cơ bản không có hai loại tạp chất này, cung cấp một tiền thân có thể kiểm soát độ tinh khiết cho các nghiên cứu tiếp theo về ảnh hưởng của các tạp chất khác nhau đối với tổng hợp chất điện giải.（Tài liệu tham khảo:của Felix Schnaubeltet.al., Năng lượng Mater. 2019, e03047）

Sơ đồ4 Phân tích phổ Raman thương mại Na₂S-cXử lý khô. Na₂S-dXử lý tinh khiết. Na₂S-pCấu trúc và phân phối tạp chất

2.An toàn thực phẩm

Phương pháp quang phổ Raman được sử dụng để phát hiện nồng độ khác nhau của doping chất béo không sữa trong ghee, bao gồm dầu thực vật, dầu khoáng và mỡ cơ thể lợn. ở774 cm−1(Các chuỗi alkansC-C / C-Hkính thiên văn),971 Cm−1（CCHphẳng trung trực (1265 và 1656 Cm−1(Thuận thứcRHC = CHRĐặc điểm của đỉnh Raman ở độ rung) có thể phân biệt rõ ràng các tạp chất này.(Tham khảo:Diniset.al.,Kiểm soát thực phẩm,2025,178,111481）

Sơ đồ5 .Dầu mỡ(CG), dầu khoáng(MO), dầu cọ(PO), dầu đậu phộng(Gn0),Dầu hạt bông(CSO)và mỡ lợn(PBF)Phổ Raman chuẩn hóa trung bình

Giám sát định lượng chính xác cao, không phá hủy nitrat của rau bina nhà kính đạt được thông qua công nghệ quang phổ Raman，Kết hợp với các mô hình hóa học, các tính năng có liên quan cao đến nồng độ nitrat được chiết xuất từ quang phổ phức tạp, cho phép định lượng nhanh và chính xác nitratCung cấp giải pháp hạ cánh cho nông nghiệp chính xác(Trích từ:Paoloet.al.,Tạp chí Nghiên cứu Nông nghiệp và Thực phẩm,2025,21, 101839.）

Sơ đồ6 Phổ Raman xếp chồng lên nhau của lá rau bina

Đánh dấu phổ trong một phạm vi cụ thể, bắt nguồn từ các mẫu rung của anthocyanin và carbohydrate, cho phép phân biệt chính xác màu xanhViệtSự khác biệt giữa dâu tây, quả mâm xôi, quả mâm xôi đen,Quang phổ RamanCung cấp một sự hiểu biết sâu sắc hơn về thành phần của các phân tử quả mọng này, nhưng cũng cung cấp một nền tảng vững chắc cho nghiên cứu trong tương lai về an toàn thực phẩm và kiểm soát chất lượng，Cung cấp một cách nhanh chóng, không phá hủy và không tốn kém để đánh giá chất lượng trong ngành công nghiệp thực phẩm.(Tham khảo:Stephenet.al.,Tạp chí Thành phần và Phân tích Thực phẩm,2025,137:106898）

Sơ đồ7 Bốn loạiBerry mẫu chiết xuấtPhổ Teraman

3.Vật lý trạng thái rắn：

Đặc tính nguyên liệu, đo nhiệt độ và tìm mẫuĐịnh hướng tinh thểVí dụ,Đối với sự khác biệt giữa đơn tinh thể, đa tinh thể, cũng như vô tinh thể, sự mở rộng của phổ Raman có thể mô tả khối lượng tinh thể bằng cách xác định khối lượng tinh thể cụ thể.Chế độ PhononTiến hành giám sát, có thể nhắm vào hai.Vật liệu chiềuNhanh chóng xác định số lượng lớp và độ dày của nó. Ngoài ra, quang phổ Raman có thể theo dõi rắnCơ thểKích thích tần số thấp, ví dụ.PlasmaKích thích từ chấn tử và khí siêu dẫn.quabởi StokesdâyvàChốngDòng StokesTỷ lệ sức mạnhCó thể biết được nhiệt độ của tinh thể.。（Tài liệu tham khảo:Biplabet.al.,Ứng dụng. Phys. Express, 7, 022401 (2014)）

Sơ đồ8 Hạt chia organic (BNNTphổ Raman, trong đó nhiệt độ mạng được tính bằngE2GTỷ lệ sức mạnh của mô hình Stokes và đường Anti-Stokes là đáng giá.

4.Khoa học đời sống

Quang phổ Raman đơn bào có thể cung cấp một lượng lớn thông tin như axit nucleic, protein, hàm lượng lipid trong tế bào, có thể theo dõi động những thay đổi cấu trúc tế bào trong thời gian thực mà không làm tổn thương tế bào, do đó được áp dụng trong chẩn đoán bệnh cấp tế bào (ví dụ như phát hiện tế bào ung thư), xử lý thuốc tế bào, phát hiện hoạt động sống đơn bào và các lĩnh vực khác.(Tham khảo:của Freudigeret.al.,Khoa học, 322, 1857 (2008)）

Sơ đồ9 Quang phổ tán xạ Raman kích thích (trái) và hình ảnh Raman kích thích (phải) của các giọt lipid nội bào và các khu vực bên trong nhân tế bào。

Ngoài các tế bào động vật, quang phổ Raman đồng tập trung cũngĐể hình dung dưa chuột không bị đánh dấu, không phá hủy (phân bố không gian hóa học và các đặc điểm cấu trúc của thành tế bào trong rễ, thân, mô lá)，Đồng thời ở cấp độ phân tử và hình thái học.Thông tin đa chiều cung cấp cho cấu trúc mô phức tạp của thành tế bào thực vật.1598, 1621, 1658 cm ⁻¹Đỉnh của các vị trí tương đươngVì mộc tố,1092 cm ⁻ ¹ (C-C, C-O)Rung kính thiên văn)và1337 cm ⁻ ¹ (HCC, HCO)Rung động biến dạng)Các đỉnh cho thấy cellulose là thành phần chính của thành tế bào，1523, 1156, 1005 cm ⁻¹Đỉnh núi mạnh.Đối vớiCác CarotenoidsĐỉnh đặc trưng(Trích từ:Beumet.al.,Nhà máy 2018, 7, 7）

Sơ đồ10 (A) Phổ Raman được thu thập bởi các thành phố phụ khác nhau của thành tế bào của rễ, thân, lá gỗ

Name、Name、Lớp HuroViet NamHình ảnh Raman ở các vị trí khác nhau(B)rễ(C)Thân cây(D)Trang chủ

5.Chất bán dẫn

Phổ Raman có thể được sử dụng để phân tích độ tinh khiết của vật liệu bán dẫn, phân tích tạp chất, khiếm khuyết hoặc chất gây ô nhiễm, nghiên cứu thành phần hợp kim, mạng siêu tinh thể hoặc cấu trúc không đồng nhất trong chất bán dẫn hợp chất, đặc tính căng thẳng hoặc căng thẳng, phân bố thiệt hại của chất bán dẫn sau khi tiêm ion, khối lượng, thành phần, nồng độ tàu sân bay của lớp kéo dài, v.v.

Sơ đồ11 Độc thânZnOHình ảnh hiển vi của vòng nano (trái), kết quả hình ảnh Raman thông thường (giữa) và kết quả hình ảnh Raman phân cực (phải).

5.Phân tích vật liệu

Quang phổ Raman là một công cụ mạnh mẽ trong nghiên cứu cấu trúc vật chất trong khoa học vật liệu,Phân tích cấu trúc của các bộ phim khác nhau có thể được thực hiện, ví dụ,Độc thânTinh, nhiềuTinh, viTinhvà silic vô định hình và silic vô định hình boride, silic vô định hình hydro hóa, kim cương, lớpKim cươngVật liệu bằng carbonđợi; có thể phân tích cấu trúc pha của vật liệu chịu nhiệt độ cao, nghiên cứu hiệu ứng kích thước lượng tử của các vật liệu nano khác nhau,Phân tích cấu trúc phân tử và thành phần của polymer phân tử cao, quy định lập thể, định hướng kết tinh và chuỗi phân tử, tương tác phân tử, v.v.(Tham khảo:Vươnget.al.,Chọn. Mẹ. Express, 10, 1092 (2020)）

Sơ đồ12S2Quang phổ Raman của màng phân tử vàbản đồ。

Thêm công nghệ quang phổ Raman:

1.Phổ Raman cộng hưởng

Thông thường, năng lượng ánh sáng kích thích của quang phổ Raman không phù hợp với mức hấp thụ của phân tử hoặc dải năng lượng trong chất rắn, do đó sự hấp thụ của phân tử đối với photon kích thích là“Hư”Sự hấp thụ, đó cũng là bước nhảy vọt của photon hấp thụ điện tử mà bài viết này đề cập đến ngay từ đầu.“Trạng thái ảo”Tuy nhiên, khi năng lượng kích thích tiếp cận hoặc trùng với đỉnh hấp thụ electron của phân tử được đo, một hoặc một số đặc điểm của phân tử này có thể đạt được cường độ của dải phổ Raman bình thường.104Hơn gấp đôi và quan sát thấy phổ rung động đa giai đoạn hoặc kết hợp khó xảy ra trong hiệu ứng Raman bình thường, cường độ của nó có thể được so sánh với tần số cơ bản.thông thườngRaman và nguyên tắc cộng hưởng tăng cường Raman3Hiển thị.(Tham khảo:Lôlà et al.,Công nghệ. Cancer Res. Điều trị. 12（4），371 (2013)）

Sơ đồ13 Sơ đồ chuyển tiếp electron tán xạ Raman.(a)tán xạ Raman thông thường; （b) Tán xạ Raman cộng hưởng

Sơ đồ14 Bệnh Ung Thư: Video tổng hợp báo cáo tin tức dựa trên luật sử dụng hợp lý – Fair use for news reporting ((Số lượng 532nmKích thích (

2. -Hiển thị manipulator (SERS）

Trong một số bề mặt dẫn kim loại tốt hoặc sol được chuẩn bị đặc biệt,Tín hiệu tán xạ Raman của phân tử hấp phụ được tăng cường đáng kể so với tín hiệu tán xạ Raman thông thường, chủ yếu được chia thành hai loại cơ chế sau:

（1) Cơ chế tăng cường trường điện từ,Chủ yếu là do cộng hưởng plasma bề mặt xảy ra trên bề mặt kim loại,Hiệu ứng tăng cường này liên quan chặt chẽ đến kích thước và hình dạng của các hạt nano kim loại và cấu trúc kết tụ;

（2Cơ chế tăng cường hóa học, chủ yếu phản ánh tính chất của các bit hoạt động hóa học trên bề mặt của các hạt nano, có liên quan chặt chẽ đến sự hình thành liên kết của các phân tử thăm dò với bề mặt kim loại và xu hướng hấp phụ phân tử.

Tăng cường bề mặt Raman khắc phục nhược điểm của độ nhạy phổ Raman thấp, có thể thu được thông tin cấu trúc không dễ dàng thu được từ phổ Raman thông thường, được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu bề mặt, nghiên cứu trạng thái bề mặt của giao diện hấp phụ, định hướng giao diện và cấu hình của các phân tử kích thước sinh học, nghiên cứu cấu hình, phân tích cấu trúc, v.v., có thể phân tích hiệu quả xu hướng hấp phụ của hợp chất trong giao diện, thay đổi trạng thái hấp phụ, thông tin giao diện, v.v.(Tham khảo:Koubaet al.,Raman.Spectrosc., 49(9),1426 (2018)）

Sơ đồ15 Sơ đồ nguyên lý tán xạ Raman tăng cường bề mặt.

Sơ đồ16 Bề mặt của các phân tử sinh học trong máu tăng cường quang phổ Raman, trong đó ở trên là quang phổ Raman được đo bởi các phân tử sinh học trên nền thủy tinh và ở dưới là các phân tử sinh học ở nanometAgQuang phổ Raman đo được trên bề mặt của các hạt.

3 Phổ Raman trường gần

Khi công nghệ quang học trường gần trưởng thành, hệ thống kính hiển vi quét trường gần hoạt động như một đường dẫn ánh sáng bên ngoài, vớiRamanMáy quang phổ kết hợp với nhau để tạo ra một trường gần siêu phân giải.RamanHệ thống phân tích quang phổ.

Trường gần Raman có thể thu được cả thông tin vật lý và hóa học siêu phân giải của mẫu cùng một lúc. Quang phổ Raman đại diện cho thông tin về cấu trúc hóa học của mẫu và hình dạng là thông tin vật lý của mẫu. Kết hợp với các tính năng của kính hiển vi quét quang học gần, quang phổ Raman có thể được thu thập tại từng điểm của mẫu để tạo thành một quang phổ Raman ở một số sóng cụ thể.Có thể đạt được nghiên cứu về cấu trúc của vật chất ở cấp độ phân tử đơn lẻ.(Tham khảo:của Steidtneret al.,PRL, 100, 236101 (2008)）

Sơ đồ17 Sơ đồ cấu hình Raman trường gần.

Sơ đồ18BCBPhổ Raman của các phân tử với sự gia tăng của kim và không có sự gia tăng của kim.