Makaleyi paylaş
Aşağıdakiler de dahil olmak üzere genel, bilimsel veya endüstriyel malzeme analizine ihtiyaç duyan herkes:
- Savunma/Güvenlik profesyonelleri
- Kimyagerler
- Adli tıp analistleri
- Alma iskelesindeki işçiler
- Araştırma ve eğitim alanında çalışan kişiler
Raman spektroskopisi, moleküllerin farklı titreşim modlarına bağlı fotonların elastik olmayan saçılmasına dayanan tahribatsız bir analitik tekniktir. C. V. Raman'ın 1928'deki bu keşfi, basit moleküllerin yapısını belirlemeye yönelik basit ama etkili bir yöntemle sonuçlandı ve bilim camiası arasında popülaritesi artmaya devam ediyor.
Spektrometrenin lazeri bir numuneyle etkileşime girdiğinde, geri saçılan ışığın enerjisi kaydırılır ve bu da kimyasal yapı hakkında değerli bilgiler veren bir Raman spektrumuyla sonuçlanır. Bu makale, Raman spektroskopisi hakkında arkasındaki teori ve pratikte nasıl kullanılabileceği konusunda en sık sorulan sorulardan bazılarını ele almaktadır.
İhtiyacınız olan konu içeriğine doğrudan gitmek için aşağıda yer alan bağlantıları kullanın:
- Raman spektroskopisi nedir?
- Raman ile hangi tür malzemeler ölçülebilir?
- Raman spektrumundan hangi bilgiler elde edilebilir?
- Raman spektrumunu nasıl okurum?
- Raman spektroskopisi kullanmanın faydaları nelerdir?
- Raman, bilinmeyen maddelerin tanımlanması ve malzeme doğrulaması için kullanılabilir. Aradaki fark nedir?
- Raman'ı kim, nerede, ne zaman, nasıl ve neden kullanmalıdır?
- SERS nedir ve bana nasıl yardımcı olabilir?
1. Raman spektroskopisi nedir?
Raman, bir numune lazerle uyarıldığında elastik olmayan şekilde saçılmış ışık olarak gözlemlenen bir moleküler spektroskopi biçimidir. Saçılmanın çoğu elastik olarak meydana gelse de, yaklaşık 106 saçılma işleminden 1'i bağ gerilmesi ve bükülme titreşimleri yoluyla molekülle etkileşime girerek Raman saçılımına neden olan ışık oluşturur. Bu moleküler etkileşimler tarafından kaydırılan, algılanan Raman fotonları, bir molekül içindeki benzersiz bağlarla ilişkili bir spektruma işlenebilir ve kullanıcıya moleküler parmak izi için paha biçilmez bir analitik araç sağlar. Bu "parmak izi" öncelikle malzeme tanımlaması ve giderek artan bir şekilde niceleme için kullanılır.
Not: Moleküler titreşim spektroskopileri yalnızca aralarında moleküler bağ bulunan iki veya daha fazla atomu algılar; tuzlar, iyonlar ve metaller başka analitik yöntemler gerektirir.
2. Raman ile hangi tür malzemeler ölçülebilir?
Raman spektroskopisi, yeterli miktarda ve saflıkta ve/veya basit karışımlarda bulunan çoğu malzemenin tanımlanmasında kullanılabilir. Raman, farmasötikler, gıda ve kişisel bakım ürünleri için hammaddeler, kontrol edilen maddeler ve ilgili öncüller ve kesici maddeler, terör silahları, toksik ve toksik olmayan kimyasallar, solventler ve tarımsal tedaviler (örn. pestisitler, böcek öldürücüler) dahil olmak üzere binlerce katı ve sıvı maddeyi tanımlayabilir.
Aşağıda bazı genel yönergeler verilmiştir:
- Kovalent bağlara sahip çoğu molekül Raman aktiftir; ancak, sinyallerinin doğası ve yoğunluğu değişebilir.
- Yaygın aktif farmasötik bileşenlerin (API'ler) ve yardımcı maddelerin %80'inin Raman spektroskopisi ile ham madde tanımlaması (RMID) için oldukça uygun olduğu tahmin edilmektedir.
- Suyun sinyali çözünen maddenin sinyalini etkilemediğinden Raman sulu çözeltiler için ideal bir tekniktir.
- Bazı tuzlar, iyonik bileşikler ve metaller Raman analizi için uygun değildir.
- Floresan, Raman saçılımından gelen sinyali bastırabileceğinden Raman için en büyük zorluklardan biridir.
Floresans, Raman ile ölçüm yaparken sonuçları nasıl etkiler?
Floresans, geleneksel olarak Raman için en büyük sınırlamadır. Çok daha verimli bir emisyon işlemidir, Raman spektrumunda ezici bir zemin gürültüsüne neden olur ve Raman tepe noktalarını gizler. Doğal maddeler (bitki lifleri gibi), güçlü renkli malzemeler ve floresan kirleticilere sahip maddeler, Raman spektroskopisi ile sonuç üretemeyebilir. Neyse ki, bu sınırlama aşılmaz değildir.
Yaygın bir çözüm, uyarma lazerinin dalga boyunu malzemenin emilim dalga boyundan uzaklaştırmak olmuştur - tipik olarak 532, 638 veya 785 nm. Azaltılmış floresans etkileri için en yaygın dalga boyu seçimi 1064 nm'dir.
Hangi dalga boyunun en uygun olduğunu nasıl anlarsınız? Bazı ipuçları için ücretsiz Uygulama Notumuzu okuyun.
Uygulama Notu: Raman Uygulamanız İçin En Uygun Lazer Dalga Boyunun Seçilmesi
Metrohm Raman, floresan reddiyle donatılmış, kanıtlanmış bir el tipi 785 nm Raman sistemi olan MIRA XTR DS'de kendi tescilli yöntemini kullanır. Bu benzersiz çözüm hakkında daha fazla bilgi edinmek için White Paper yayınımıza bakın.
White Paper: MIRA XTR DS ile floresan içermeyen 785 nm malzeme kimliği
3. Raman spektrumundan hangi bilgiler elde edilebilir?
Raman spektrumundaki tepe noktaları çok dardır, bu da özgüllüğü ve seçiciliği artırır. Bu nedenle, çok benzer malzemeleri ayırt edebilir veya karışımlardaki hedef analitleri belirleyebilir. Raman, bağlantı ve doygunluk dahil olmak üzere moleküllerin yapısal açıklaması için harikadır. Raman spektrumundaki benzersiz parmak izi tepe noktaları, izomerler ve tek bir işlevsel grupla farklılık gösteren maddeler gibi çok benzer türler arasında ayrım yapmak için kullanılabilir.
Raman spektroskopisi, kullanıcıların bir kimyasal reaksiyonun ilerlemesini, polimorflar arasındaki kristallik farklılıklarını ve bir malzemeye uygulanan stresten kaynaklanan bağ enerjilerindeki değişiklikleri gözlemlemelerine yardımcı olabilir. Aşağıdaki Uygulama Notu, bu tür çalışmalara ilişkin daha fazla bilgi sunmaktadır.
Raman spektrumundaki yoğunluk, numune konsantrasyonuyla doğru orantılıdır ve nicel analiz için de kullanılabilir. Aşağıdaki ücretsiz Uygulama Notumuzda daha fazla bilgi edinin.
Uygulama Notu: i-Raman EX Spektrometresi Kullanılarak Suda Çözünür Bir Polimerin Nicel Analizi
4. Raman spektrumunu nasıl okurum?
Raman spektrumunun potansiyel aralığı 0–4000 cm-1 olmasına rağmen, çoğu uygulama daha dar bir spektral aralıkla karşılanabilir. Parmak izi bölgesi, 400–1800 cm-1, büyük ölçüde atomların moleküler ortamını ortaya çıkarır. Bu, her ikisi de moleküler yapının kimliğine dayanan bilinmeyenlerin tanımlanması ve malzemelerin doğrulanması için yeterlidir (aşağıdaki resme bakınız).
Parmak izi bölgesinin dışında, basit karbon zincirleri ve hidrojen bağlanması malzeme tanımlamasına çok az katkıda bulunur. Bununla birlikte, yüksek dalga sayılı bölge, tıp alanında kanser araştırmaları, insan diş sorunları ve biyoyakıtlar için aktif olarak araştırılmaktadır. Minerallerde kristal yapı, gemoloji, organometalikler ve yarı iletkenler gibi niş uygulamalar 400 cm-1'in altındaki bilgileri gerektirir.
5. Raman spektroskopisi kullanmanın faydaları nelerdir?
Raman güçlü bir analitik tekniktir:
- Yüksek kimyasal özgüllük ve seçicilik
- Numune hazırlığı çok az veya hiç yok
- Sarf malzemesi maliyeti çok az veya hiç yok
- Tahribatsız analiz
- Hızlı — veri alımından sonuçlara kadar saniyeler içinde
- Basit kullanıcı arayüzleri = kullanım kolaylığı
- Temassız, bariyer üzerinden analiz
- Örnekleme esnekliği
- Esnek form faktörü — tezgah üstü sistemlerden el tipi sistemlere kadar
Özetlemek gerekirse, Raman spektroskopisinin çekiciliği, geleneksel olmayan ortamlarda teknisyen olmayanlar tarafından geniş uygulanabilirliğidir. Raman, analitik kimyasal yeteneklerini laboratuvarın dışına taşıyor ve ihtiyaç duyulan yerde anında malzeme tanımlaması sağlıyor: alım noktasında, gıda üretim tesislerinde, müzelerde, gizli laboratuvarlarda, süreç analitiği için ve hatta sınırda. Bunların hepsi Raman'ın güçlü yönlerinden yararlanan ideal senaryolardır.
Gerçek Dünya Raman serimiz, teknik olmayan ortamlarda elde taşınabilir Raman'ın faydalarını göstermektedir.
Gerçek Dünya Ramanı: Gelen Hammadde Denetimini Basitleştirme
Gerçek Dünya Ramanı: MIRA DS İş Başında
Gerçek Dünya Ramanı: Fentanil katkılı, sahte ve yasa dışı uyuşturucuları açığa çıkarmak
6. Raman, bilinmeyen maddelerin tanımlanması ve malzeme doğrulaması için kullanılabilir. Aradaki fark nedir?
Bilinmeyenlerin tanımlanması, bilinmeyen madde ile kütüphane spektrumları arasındaki spektral benzerliğin bir ölçüsüdür. Bu tanımlama yönteminin uygulanması kolaydır, hızlıdır ve kapsamlı, özelleştirilebilir kimyasal kütüphanelerle kullanıma uygundur. Bu tekniğin bir örneği, bir trafik çevirmesinde el konulan küçük bir beyaz toz torbasının yerinde test edilmesi olabilir; bu, yetkilileri herhangi bir potansiyel tehlikeye maruz bırakmadan temas noktasında yasa dışılığın hızlı bir şekilde kanıtlanmasını sağlayabilir. Bu konu hakkında daha fazla bilgi için aşağıdaki White Paper yayınımızı indirin.
White Paper: Karmaşık Örneklerdeki Narkotiklerin Belirlenmesi
Raman'ın seçiciliği aynı zamanda onu bilinen malzemelerin doğrulanması için mükemmel bir teknik haline getirir; bu da gıda, ilaç, saç ve cilt bakım ürünleri, kozmetik ve daha birçok imalatçı için ham maddelerin tutarlılığını, saflığını ve kalitesini doğrular. Doğrulama yöntemi, her bir numune spektrumunu bir modele yansıtarak hafif spektral farklılıkları tespit eder. Bu, numune spektrumunun modele ne kadar iyi uyduğuna bağlı olarak geçer veya başarısız olur. Aşağıdaki White Paper yayınından Raman spektroskopisi ile doğrulama hakkında daha fazla bilgi edinin.
White Paper: Mira P için Doğrulama, p-değerleri ve Eğitim Setleri
Laboratuvarda, üretim tesislerinde, suç mahallerinde veya sınırda.
Taşınabilir ve el tipi sistemler kullanıcıyla birlikte doğrudan test alanına gidebilir.
Yeterince saf maddelerin tanımlanması, doğrulanması veya ayırt edilmesi istendiğinde, özellikle de bilinmeyen beyaz tozlar ve sentetik malzemelerle uğraşırken.
Yönlendirmeli ve otomatikleştirilmiş iş akışları, numune almayı üç veya dört adımlı bir prosedüre indirgeyerek sonuçların saniyeler içinde, hiçbir sorun yaşamadan alınmasını sağlar.
İçeriklerin tutarlılığını belirlemek, bir şeyin tehlikeli olup olmadığını bulmak, şüpheli bir maddenin tanımlanması veya bir malzemenin kimliğini doğrulamak.
8. SERS nedir ve bana nasıl yardımcı olabilir?
Yüzey geliştirilmiş Raman saçılması (SERS), kullanıcıların eser miktarda maddeyi tespit etmesine yardımcı olan özel bir Raman tekniğidir. Tüm malzemeler SERS-aktif değildir, ancak güçlü SERS-aktif malzemeler milyonda bir parça (ppm, mg/L) veya milyarda bir parça (ppb, µg/L) seviyelerinde tespit edilebilir. SERS aynı zamanda bir karışımdaki belirli bir bileşeni tespit etmek veya floresansa duyarlı olmadığından güçlü renkli boyaları ve malzemeleri tanımlamak için de kullanılabilir.
SERS için en büyük zorluk, su, haplar (örneğin, düzenlemeye tabi farmasötikler, reçetesiz ilaçlar veya sokakta satılanlar) ve çeşitli gıda maddeleri dahil olmak üzere karmaşık matrislerdeki hedef bileşiğin tespitidir. Deneyim ve araştırmayla SERS analizinin benzersiz özelliklerinden basit numune hazırlamayla yararlanılabilir.
Önceki blog yazımızda SERS'in Raman ile nasıl karşılaştırıldığı hakkında daha fazla bilgi edinin.
Sonuç
Sonuç olarak, Raman spektroskopisi, çok çeşitli ortamlarda teknik ve teknik olmayan kullanıcılar için mevcut olan malzeme tanımlama veya doğrulama için ideal bir tekniktir. Raman kolayca uygulanır, numuneyi korur ve binlerce malzemeyi analiz etmek için kullanılabilir. Raman ve birçok faydası hakkında daha fazla bilgi edinmek için diğer blog makalelerimize, Uygulama Notlarımıza ve White Paper yayınlarımıza göz atın.
Metrohm, her türlü ihtiyaca uygun çeşitli el tipi ve tezgah üstü Raman spektrometreleri sunmaktadır.
