拉曼光譜儀在各個領域的應用 發布日期：2021-04-13 09:12:31 文章來源：萊雷科技
拉曼光譜儀在各個領域的應用
最近很多人都在找這個，我從網上整理出一套比較全面的分享。節省你的時間。拉曼光譜以其信息豐富、樣品制備簡單、水干擾小等獨特優勢，廣泛應用于化學、材料、物理、高分子、生物、醫學、地質等領域。
拉曼光譜在有機化學中主要用作結構鑒定和分子相互作用的手段。它是紅外光譜的補充，可以識別特殊的結構特征或特征基團。拉曼位移的大小、強度和形狀是識別化學鍵和官能團的重要依據。拉曼光譜也可以作為判斷分子異構體的依據。
在無機化合物中，金屬離子與配體之間的共價鍵往往具有拉曼活性，它可以提供有關配合物組成、結構和穩定性的信息。另外，許多無機化合物具有不同的晶體結構，具有不同的拉曼活性。因此，拉曼光譜可以用來確定和鑒定紅外光譜無法完成的無機化合物的晶體結構。
在催化化學中，拉曼光譜可以提供催化劑本身和表面物種的結構信息，也可以實時研究催化劑的制備過程。同時，激光拉曼光譜是研究電極/溶液界面結構和性質的重要手段，可以在分子水平上研究電化學界面結構、吸附和反應，在電催化、腐蝕和電鍍等領域有著廣泛的應用。
拉曼光譜儀可以提供許多有關高分子材料結構的重要信息。拉曼峰的寬度可以用來表征高分子材料的立體化學純度。例如，具有隨機位置或混合頭尾結構的樣品的拉曼峰弱而寬，而具有高度有序結構的樣品的拉曼峰強而尖。
研究內容包括：
（1） 化學結構與立體判斷：聚合物中的C=C、C-C、S-S、C-S、N-N骨架對拉曼光譜非常敏感，常用于研究聚合物的化學成分和結構。
（2） 組分定量分析：拉曼散射強度與聚合物濃度呈線性關系，方便了聚合物組分含量的分析。
（3） 結晶相和非晶相的表征，以及聚合物結晶過程和結晶度的監測。
（4） 動力學過程研究：伴隨聚合物反應的動力學過程，如聚合、裂解、水解和結晶。相應拉曼光譜的某些特征譜帶的強度會發生變化。
（5） 聚合物取向研究：聚合物鏈的各向異性必然導致光散射的各向異性。通過測量拉曼光譜的去極化率，可以獲得分子構型或構象的重要信息。
（6） 聚合物共混物相容性及分子相互作用的研究。
（7） 復合材料應力松弛和應變過程的監測。
（8） 聚合過程和聚合物固化過程的監控。
拉曼光譜是材料科學中研究材料結構的有力工具。它可以在相組成界面、晶界等方面做大量的工作。包括：
（1） 薄膜結構材料的拉曼光譜研究：拉曼光譜已成為化學氣相沉積（CVD）薄膜的檢測和識別手段。拉曼光譜可以用來研究單晶硅、多晶硅、微硅和非晶硅的結構，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構。
（2） 超晶格材料研究：通過測量超晶格中應變層的拉曼頻移，可以計算出應變層的應力，根據拉曼峰的對稱性可以知道晶格的完整性。
（3） 半導體材料研究：拉曼光譜可以測量離子注入后半導體的損傷分布、半磁性半導體的成分、外延層的質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，而且光譜非常簡單，拉曼光譜可以用來研究生物大分子在近自然狀態和活性狀態下的結構和變化。
生物大分子的拉曼光譜可以同時獲得許多有價值的信息
（1） 蛋白質二級結構：α-螺旋、β-折疊、無規卷曲和β-翻轉
（2） 蛋白質主鏈構象：酰胺Ⅰ、Ⅲ、C-C、C-N伸縮振動
（3） 蛋白質側鏈的構象：苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的側鏈，以及后兩者的構象和存在形式隨其微環境的變化而變化
（4） 羧基、巰基、S-S和C-S的構象變化對構象變化敏感
（5） 生物膜中脂肪酸的旋轉異構化。
（6） DNA分子結構和DNA與其他分子的相互作用。
（7） 研究了脂質與生物膜的相互作用、結構和組成。
（8） 它為生物膜中蛋白質和脂質的相互作用提供了重要的信息。
不同的中草藥由于其化學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構信息。表面增強拉曼光譜（SERS）具有峰型窄、靈敏度高、選擇性好等優點，可用于中草藥化學成分的高靈敏度檢測。將薄層色譜與SERS指紋圖譜相結合，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需破壞樣品，因此可用于中藥材樣品的無損鑒定，對珍貴中藥材的研究尤為重要。
利用拉曼光譜動態跟蹤中草藥的變質過程，對中草藥的穩定性預測和質量監測具有直接的指導作用。
由于中草藥、中成藥和復方中藥的復雜混合體系，不需要任何組分的分離和提取，直接與細菌和細胞相互作用。拉曼光譜用于采集細菌和細胞的光譜，觀察細菌和細胞的損傷程度，研究其藥理作用，優化中藥、中成藥和配方。
拉曼光譜已成功地應用于寶石學研究和寶石鑒定。拉曼光譜能夠準確地識別寶石中的包裹體，提供寶石的產地和來源信息，有效、快速、無損、準確地識別寶石的種類天然寶石、合成寶石和優化寶石。
拉曼光譜可用于寶石包裹體化學成分的定性和定量檢測。利用拉曼光譜技術研究礦物中包裹體的特征，可以獲得寶石礦物的來源和成因信息。
拉曼光譜儀測試的微區可達1-2um，在寶石鑒定中具有明顯的優勢。它能檢測出極微小的雜質、微夾雜和人工摻雜，滿足寶石無損快速鑒定的要求。
另外，共焦設計的拉曼顯微鏡（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、相應的物種分布以及物種和分子在界面不同區域的吸附取向。
7拉曼光譜在文物研究方面具有獨特的優勢
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，是因為其獨特的無損優勢。而且，拉曼光譜由于其要求低、空間分辨率高、檢測過程簡單等優點，在文物研究領域得到了廣泛的應用。
拉曼光譜是一種基于拉曼效應的分子結構表征技術。它的信號源與分子的振動和旋轉有關。
拉曼光譜的分析方向如下
定性分析：不同的物質有不同的特征光譜，所以可以通過光譜進行定性分析。
結構分析：譜帶分析是材料結構分析的基礎。
定量分析：根據物料對光譜的吸收特性，對物料的量有良好的分析能力。
拉曼光譜分析方法無需樣品預處理，無需樣品制備過程，避免了一些誤差，具有操作簡單、測定時間短、分析過程靈敏度高等優點
（2） 不同振動峰的重疊和拉曼散射強度容易受到光學系統參數等因素的影響
（3） 熒光對傅里葉變換拉曼光譜的干擾
（4） 在傅立葉變換頻譜分析中，曲線的非線性經常出現
（5） 任何物質的引入都會給被測體系統帶來一定程度的污染，這相當于引入一些誤差的可能性，這將對分析結果產生一定的影響。
