Ramanova spektroskopie

Na následujících řádcích jsem si dovolila stručně popsat a vysvětlit podstatu Ramanovy spektroskopie, jíž se zabývám zde na University of Nottingham.

Pokud naleznete nějaké chyby, nejasnosti, nepřesnosti, neváhejte mě, prosím, kontaktovat. Tento příspěvek vznikl z velké části také proto, abych si ujasnila, oč v této metodě jde. Jak známo, člověk si totiž spoustu věcí uvědomí, když se snaží problematiku vysvětlit někomu jinému, neboť ho to donutí podívat se na ni z jiného úhlu.

Ramanova spektroskopie má široké uplatnění zejména v biomedicínských aplikacích, na což mecenáši vědy dnes hodně slyší, neboť lze s její pomocí zjistit neinvazivně hloubkově-chemický profil materiálu. Lze tedy například odlišit kancerózní buňky od tech zdravých, detekovat nemoci kosti, či provádět jiné dermatologické studie.

Ramanovo spektrum

Z Ramanova spektra lze zjistit chemické složení a typy vazeb mezi atomy v molekule a mezi molekulami.

Nyní můžete namítnout, že chemické složení lze přece zjistit i buzením charakteristického záření. Na to je ale potřeba energie v radech desítek keV, zatímco k vybuzení Ramanovy emise stačí jednotky eV. K vybuzení nám tedy ,,stačí“ laser. Navíc charakteristické záření nám přináší informaci pouze o prvkovém složení zkoumaného vzorku, ale neříká nic o vazbách a dalších chemických vlastnostech. Za úvahu stojí, zda je možné pozorovat Ramanovu emisi u vzorku sestávajícího pouze z jediného atomu. Prý se tím dosud nikdo nezabýval.

Co to vlastně je ta Ramanova emise (rozptyl) z hlediska energetických stavu molekuly je dobře vidět z přiloženého obrázku. Otázka zní, co je to ten virtuální energeticky stav. To je takový stav, který není molekule vlastní, nicméně emitovaná energie neodpovídá přeskoku ze známé vibrační hladiny základního stavu ani z vyššího energetického stavu. Virtuální energetickou hladinu lze možná lepe pochopit, pokud přestaneme nahlížet na situaci z kvantového hlediska, ale představíme si situaci klasicky jako nekoherentní rozptyl.

Zásadní vlastnosti Ramanovy emise je závislost její frekvence na frekvenci budícího paprsku (na rozdíl od Rayleighova rozptylu).

To by pro dnešek stačilo. Příště vám povím něco o Spatially offset Raman spectroscopy, kterou se zde zabývame. Nejdřív to ale musím pořádně nastudovat sama :-).

Zdroje

[1] TUCHIN, V. V. Tissue optics: light scattering methods and instruments for medical diagnosis. 2nd ed. Bellingham, Wash.: SPIE/International Society for Optical Engineering, c2007. ISBN 0819464333.

[2] MATOUSEK P. et al. Subsurface probing in diffusely scattering media using Spatially Offset Raman Spectroscopy. Applied spectroscopy. Volume 59, Number 4, 2005.