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扫除纳米颗粒探究迷雾 拉曼光谱可不止这么简单

2019-12-30 09:10
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扫除纳米颗粒探究迷雾 拉曼光谱可不止这么简单 科学现象的认知往往来源于对日常生活中普通事物的好奇和思考,正如拉曼效应的发现一样,如果几百年前,印度科学家拉曼没有保持
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扫除纳米颗粒探究迷雾 拉曼光谱可不止这么简单

科学现象的认知往往来源于对日常生活中普通事物的好奇和思考,正如拉曼效应的发现一样,如果几百年前,印度科学家拉曼没有保持着一颗求知和探索之心,那么现在我们对拉曼光谱技术的应用可能就不会如此广泛了。从食品检测到生物医药、从环境分析到石油化工,拉曼光谱在现今社会的多个领域中发挥出越来越重要的作用。
金属纳米颗粒因其非常独特的理化性质,现已成为现代研究领域的热点之一。而受制于现有技术的低灵敏度,因此对于金属纳米颗粒的研究和分析一直没有进展。近日日本科学家开发出一种新拉曼光谱法,能使研究人员分析出直径为0.5—2纳米金属颗粒的化学成分和结构。
据了解,研究人员通过表面增强拉曼光谱法性能,放大样品的光信号,从而提高这一技术的灵敏度,实现了金属纳米晶体分析中的高分辨率。这项突破有望使科学家们对金属纳米颗粒甚至晶体进行更加清晰的研究,从而开发出新的微型材料,进一步扩大纳米材料在生物传感器、电子学和医药化学催化剂等各个领域的应用范围。
自拉曼效应被发现以来,有很长一段时间因为信号弱等缺点限制了其的应用发展。直到激光作为激发光源在拉曼光谱技术中得到应用后,激光拉曼光谱、傅立叶变换技术的相继出现,才大大增加了拉曼光谱的检测灵敏度和分辨率,其应用领域也由原来的材料科学,逐步拓展到了日常生产制造等其它方面。
现有的拉曼技术有显微共聚焦拉曼光谱技术、便携式拉曼光谱技术、手持式拉曼光谱技术、表面增强拉曼光谱技术、共振拉曼光谱技术等。在医学领域,拉曼光谱可在分子水平上揭示癌细胞与正常细胞组织结构之间的差异,通过对比研究,为癌症诊断和检测分析提供重要的信息和数据。林业养殖中,拉曼光谱可以对种子中的各种成分和含量进行分析,判断其质量好坏和价值,提高种植效率。拉曼光谱还可以分析石油烃类组成、检测燃料质量、监控油品运输。甚至在文物考古中,拉曼光谱还能够对青铜器、陶器等文物进行无损分析研究,帮助我们认识古代合金技术以及处理工艺,探讨古青铜器的保护方案。
拉曼光谱的分析过程不需要制备样品,也不用进行前处理,因而造成的误差也较小,而且其分析过程快速简便、准确且灵敏度高。然而同时,拉曼光谱分析也有一些局限性,如易受荧光干扰、拉曼散射强度容易受光学系统参数等的影响、在进行傅立叶变换光谱分析时常会出现曲线的非线性的问题。因而,后续的科研人员还应保持着一颗探索之心,在提高拉曼光谱分析性能的基础上,尽力去规避这些不足和风险。
好奇心是通往科技发明创造之路的起点,正因为好奇心的驱动,拉曼效应从被人们发现开始,才一步一步发展成为分析检测领域的重要技术。因此在生活中时刻保持着好奇之心,才能够激发我们探索和研究的兴趣。
编辑点评:拉曼光谱是一种散射光谱,其分析法是基于印度科学家C.V.拉曼所发现的拉曼散射效应,对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息,并应用于分子结构研究的一种分析方法。在实际应用中,拉曼光谱可提供快速、简单、可重复和无损伤的定性定量分析。此外,拉曼光谱无需样品准备,样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。

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