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拉曼光谱仪应用——水的拉曼光谱

作者:维尔克斯  时间:2022-3-17 11:00:24

水可以说是地球上最重要的化合物。它与我们人体的运行机理休憩相关,同时也是社会生产和自然环境的关键因素。因此,现阶段我们已经有大量的科学研究深入去了解水的结、特性和相关的反应。科学技术的进步,给我们带来了诸多可以用以研究水的利器。但可以说,百宝箱中的这些工具里,最强大的是光谱学。 光谱学对水的研究又包含有多种形式——例如,科学家们可以通过改变光的波长来研究水的不同化学性质,从而在分子水平上梳理出正在发生的事情。

光谱分析中,拉曼光谱分析是信息最丰富的光谱技术之一。基于不同化学键和基团所具有的不同的分子震动,导致拉曼位移差异原理的拉曼光谱仪,在日常的应用检测中具有高效、快速、准确和便捷的有点。因为它以高分辨率探测分子的振动结构。 根据激光源的不同,甚至可以区分振动光谱中最细微的变化,低至波数的几分之一!美国StellarNet不仅有常用的UV-VIS-NIR的光纤光谱仪,同时还有生产用于不同激发波段的拉曼光谱仪。StellarNet拉曼光谱仪主要区分为:Raman-HR-TEC-405Raman-HR-TEC-532Raman-HR-TEC-785Raman-HR-TEC-1064Raman-Nova

上图的绿色箭头显示通过激光脉冲激发到虚拟状态。 黄色箭头描绘了当分子辐射弛豫到电子基态的振动能级时发出的光。 这是由检测器测量的,吸收线和发射线之间的差异产生分子的振动光谱。 由于其在自然界中无处不在,了解水的独特、复杂的氢键网络引起了科学界的极大兴趣。 为了梳理出水振动光谱的细微变化,高分辨率技术所能带来的科学价值是不可估量的。该迫切需求也将拉曼光谱带到了该领域的前沿阵地。 图 2 描绘了使用 StellarNet 532nm 拉曼光谱仪系统探测到的 -OH键。

上图纯水的拉曼散射光谱。 ~3250 cm-1 处的肩部对应于不对称的-OH键,而~3410 cm-1 处最强烈的特征对应于对称的-OH键。 更有趣的是,在约 3630 cm-1 处有一个小肩,对应于仅部分参与氢键合的水分子的 –OH——这是一个特别罕见的事件。

虽然拉曼散射技术的特点是分辨率非常高,但由于实验受到检测器分辨率的限制,因此经常会丢失信息。随着 StellarNet 低成本和高分辨率光纤光谱仪的出现,更多的科学家可以利用StellarNet拉曼光谱仪研究比以往任何时候都更微妙的振动光谱变化。


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