1928年,印度物理学家拉曼发现了拉曼效应:光通过介质时由于入射光与分子运动相互作用而引起的频率发生变化的散射。在量子理论中,把拉曼散射看作光量子与分子相碰撞时产生的非弹性碰撞过程。图5-1光量子与分子相互作用示意图拉曼散射共分为两个类型[2]。......
2023-06-20
在实际测试中,因试验条件不同,就出现了不同类型的拉曼光谱。例如,所用的激光光源和收集到的散射光都有确定的偏振方向时得到的光谱为“偏振拉曼谱”;当激发光束的传播方向一定时,记录不同散射方向的光谱叫做“角分布拉曼谱”;当样品处于高低温、高压和外电、磁场等非常规条件下得到的光谱为“极端条件下的拉曼谱”,或者分别称为高温、低温和高压拉曼谱;用显微外光路做的拉曼谱叫做显微或空间分辨拉曼谱;采用脉冲激光和瞬时接收方法得到的拉曼光谱称为瞬态或时间分辨拉曼光谱;如果实验样品具有表面拉曼增强的,得到的拉曼谱为表面增强拉曼光谱;由非线性光学效应产生的拉曼光谱为非线性拉曼光谱等等。
不同拉曼光谱有不同的应用,可以说,拉曼光谱现在已经成为非常常规的光谱测量技术,并应用在多个领域。例如:拉曼光谱作为表征分子振动能级的指纹光谱,已在物理、化学、生物学和材料学等领域得到了广泛的应用;拉曼光谱是物质的非弹性散射光谱,能够提供材料在振动和电子性质方面的独特信息;在纳米材料方面,拉曼光谱可以帮助研究纳米粒子本身因尺寸减小而产生的光谱频移以及纳米粒子的加入导致的光谱增强现象等等。由于拉曼光谱具有灵敏度高、不破坏样品和方便快速等优点,已经成为研究纳米材料的首选方法之一,可以对纳米材料进行分子结构分析、键态特征分析、粒度分析、电子结构分析和定性鉴别等等。
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2023-06-20
当激光照射到物质上,用探测仪测出不同散射光的波长,记录下其强度,就可以得到拉曼散射谱。拉曼散射线的强度与入射光强度及样品分子浓度呈正比。因此,利用拉曼效应,以及拉曼散射光和样品分子结构之间的关系,可对物质进行定性定量及结构分析。图5-2ClC4的拉曼光谱1.拉曼散射谱的基本特征从图5-2可以看到,拉曼光谱具有以下基本特征,这些拉曼谱特有的基本特征有利于在实验中把拉曼谱和其他光谱区分开。......
2023-06-20
通常认为信号增强是由两个基本机制解释的,即化学机制和电磁机制。CM是一种短距离效应,与表面吸附的分子和基材表面之间的电荷转移有关。与之对应的是,EM是一种远距离效应,源于增强的电磁场,通常能够提供比CM高得多的信号增强。与主要依靠LSPR诱导的EM的金属基板不同,非金属的信号增强来自分别对应于EM或CM的结构共振或电荷转移共振。......
2023-06-30
单壁碳纳米管由于其结构比较简单,已经成为拉曼光谱的理论和实验研究的重点。单壁碳纳米管的Raman光谱是表征碳纳米管特性的有效工具,从拉曼光谱结果可以获得较多的信息,如可获得碳纳米管的直径和长度、结构缺陷的多少、掺杂状态等信息,还可接近定量地了解金属性和半导性碳纳米管的相对含量。图5-13为一个典型的单壁碳纳米管的拉曼光谱图,图5-14为单壁碳纳米管的RBM和G带振动模式对应的碳原子振动方式。......
2023-06-20
振动拉曼光谱是历史上最早也是迄今为止应用最广泛的拉曼谱。利用拉曼光谱的这一性质,可以获得样品的成分、微结构和内部运动的信息。它们的不同之处是红外光谱中需要分子有偶极矩的变化,而拉曼光谱需要分子有极化率的变化。所以说,红外和拉曼光谱研究分子结构及振动模式是互补的。从以上表述可以知道,利用拉曼光谱可以得出物质的分子振动能级情况,从而可以鉴别物质的分子结构。......
2023-06-20
由于STM能够直接观察到原子在物质表面的排列状态和跟表面电子行为有关系的物理化学性质,因此,STM对表面科学、材料科学、生命科学和微电子科学技术的研究都有着重大的意义和广阔的应用前景。如图3-53为各种纳米材料的SPM图像,利用仪器的软件分析,可得到纳米材料的粒径分布等信息。在纳米尺度上进一步研究材料的特性,相位成像技术不可缺少。图3-54为利用STM对Fe原子与CO分子逐步进行反应的实时观察过程。......
2023-06-20
利用其电阻的显著变化,可将纳米传感器作成具有不同应用价值的传感器。目前,对于纳米超导材料的研究已经比较成熟。例如,聚吡咯纳米线比其块体材料的电导能力高2个数量级。除此之外,纳米技术在人们的实际生产生活中也有很广泛的应用。......
2023-06-30
图2.5.5拉曼散射示意图图2.5.6散射光谱示意图2.拉曼光谱测量系统拉曼光谱测量系统与光致发光谱系统相似,也主要分为光源、光路和分光系统、样品室、探测和数据记录系统四个部分,如图2.5.7所示。图2.5.7拉曼光谱测量系统示意图由于拉曼散射的效率十分低,为了能够有效地探测到信号,往往要求激发光源具有相当好的单色性,并且发光功率要足够大。......
2023-06-23
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