Raman Spektroskopija Belma

8/9/2019 Raman Spektroskopija Belma

1/50

1

Ramanova

spektroskopija


2/50

Raman spektroskopija je tehnikakojom se istražuju osobine

molekule na osnovu rasutogsvjetla nastalog zbog kolizijefotona sa molekulom.

2


3/50

Fizičko porijeklo Ramanovog rasipanja ležiu ne-elastičnom sudaru fotona i molekule.

U ovom sudaru dolazi do izmjene energijeizmeđu molekule i fotona. Obzirom nazakon o očuvanju energije, istu količinu

energije koju izgubi foton primi molekula iobratno.

3


4/50

Ukoliko upadno zračenje ima diskretan spektar tada se u spektru rasutogzračenja javljaju tri komponente:


5/50

Mogući prelazi izazvani interakcijama foton-molekula

ZZračenje koje mijenjaračenje koje mijenjafrekvenciju naziva sefrekvenciju naziva seRAMANRAMAN!! ZRAZRA""#N$##N$#


6/50

!eoma mali dio upadne radijacije ima promjenu uenergiji %& od &'( upadni) fotona se rasijava*+ koja

je poznata je kao RAMAN! rasijanje,

Razlika u energiji upadnog i neelastično rasijanogzračenja direktno zavisi od M#.U/.#!R/0# 1R2/U0N# U 2/1202!ANM /2/0#MU,

6


7/507

Dipolni momenat molekule indukovan magnetni


8/50

ektor električnog polja ! se može razložiti na komponente ukoordina"ionom sistemu koji je postavljen tako da najvi#e

odgovara simetriji molekule, i ukoliko se uzme u obzir polariza"ija molekule, tada se komponente indukovanogdipolnog momenta mogu opisati kao$

8

%dje je & komponente tenzora polariza"ije molekula.


9/50

E ind

⋅=

α µ

'ada se vektor indukovanog dipolnog momenta

molekule može izraziti kao:

α= električna polarizabilnost molekule

(olarizabilnost je fizička veličina koja govori koliko se nepolarnamolekula polarizira u spolja#njem električnom polju.

9


10/50

Modulacija rasijanog zračenja usljed

vibracija molekule

10


11/50

Primjer Ramanovog spektra višeatomne molekulel!" dobiven ozračivanjem laserskim zračenjem

talasne dužine !!# nm

11


12/5012


13/50

13


14/50

Pore$enje energetskih prelazamolekula za obični i rezonantni

Ramanov efekat

14


15/50

Ramanovi spektri poliacetilena za različitepobu$ivačke energije zračenje

15


16/50

%rste ramanskih spektara

Normalni i rezonantni ramanski spektri

&ada integriraju'e zračenje ima nižu frekvencijuod frekvencije elektronskog prelaza" govorimo o()RM*+(,M R*M*(-&,M -P&/R,M*.

Pomo'u njih dobivamo informacije koje se nemogu dobiti , spektrom. 0a njihovu pojavu odznačaja je samo promjena polarizabilnosti

molekule" nezavisno do toga da li molekula imastalni dipolni momenat 1odnosno da li ga mijenjaprilikom vibracije2" što je uslov za pojavu ,spektra.

16


17/50

17

3 slučaju da zračenje pripada oblasti

frekvencija elektronske apsorpcije molekulegovorimo o R0)(*(/()M R*M*()%)M4&/3 ili o R0)(*(/(,M R*M*(-&,M-P&/R,M*

5olazi do sprezanja vibracione i elektronskeenergije molekule što dovodi do pove'anjaintenziteta ramanskih spektara za faktor )*+-)*

Povećanje je selektivno i ograničenosamo na trake onih vibracija koje pripadaju određenoj grupi atoma umolekuli koja apsorbuje zračenje, tkz.hromofori .


18/50


19/50

4nforma"ije o molekulskim vibra"ijama koje daje 4Rspektroskopija su iste vrste kao i vrijednosti nvib Ramanovi linija.

5ko je molekula malo ili nimalo simetrična, 4R i

Ramanov spektar su gotovo identični.

5ko molekula ima "entar simetrije, ovi spektri sukomplementarni. U tom slučaju vibra"ioni prelazi koji

su dozvoljeni u 4R spektrima zabranjeni su u Ramanspektrima i obratno. vo je pravilo uzajamnogisključivanja,

19


20/50

Ramanov pro"es je posljedi"a rasipanja svjetla, #touključuje indu"irani dipol koji ovisi od molekulske

polarizabilnosti tokom vibra"ije.4R spektroskopija se zasniva na apsorp"iji zračenja

koje dovodi do promjene trajnog dipola molekulezbog promjene u dužini veze tokom vibra"ije.

(oložaji vibra"ija se mogu računski predvidjeti primjenom 6ensit7 Fen"tional 8eor7 6F8

20


21/50


22/50

22


23/50

Pitanja za provjeru

). :ime se obja#njava fizičko porijeklo Ramanovogefekta ;

+.


24/50

R5@59O '(!


25/50

4zvori zračenja5rA laser$ =?B,C nm, =DD nm i ?)=,? nm


26/50


27/50

%eometrija spektrometra$ )D*o ili C*o

27

@jesto uzorka je označeno "rnom tačkom


28/50

@onoromatorski sistemi

(rema sistemu za razdvajanje talasni dužinamonoromatorski sistemi/, ramanovi spektrometri semogu podijeliti na$ 32/1#RZ2N# i 40 Fourier-transform/

6anas se koriste instrumenti sa jednim monoromatorom

i filterom za uklanjanje Reileig-ovog rasipanja.'tariji instrumenti su imali 3 monoromatora.

28


29/50

'ema disperzionog monoromatora

29


30/50

'ema 40 Ramanovog spektrometra

30


31/50

4lustra"ija snimanja spektra i obradeinterferograma

31


32/50

6etektorski sistemi

@ultikanalni "arge-"oupled devi"e II6/

Fotomultiplikatorskidetektor.

6etektor sa avalan"e

fotodiodama.

32


33/50

(ripremanje uzoraka za Ramanovu spektroskopiju

33

(riprema bezbojni uzoraka za snimanje Ramanovi spektara


34/50

(ripremanje uzoraka za Ramanovu spektroskopiju

34

(riprema obojeni tečni uzoraka (riprema obojeni čvrstiuzoraka


35/50

Osnovne eksperimentalne tenike

Rezonantna Raman spektroskopija

(ovr#inski pobolj#ana Raman spektroskopija 'urfa"e-

enan"ed Raman spe"tros"op7, '!RI/(ovr#inski plazmon polariton 'urfa"e plasmon polariton

'((/

Fourier-transforma"ijska Raman spektroskopija


36/50

9ormalna Raman spektroskopija je veoma

selektivna tenika, ali ima i značajni nedostataka$

@ala osjetljivostE

elika interferen"ija fluores"en"ije

9emogu1nost mjerenja vremena nastanka Ramanovog

fenomena.

36


37/50

(robleme osjetljivosti rje#avaju

(ovr#inski pobolj#ana Raman spektroskopija 'urfa"e-enan"ed Raman spe"tros"op7, '!RI/

Rezonantna Raman spektroskopija

(ovr#inski plazmon polariton 'urfa"e plasmon polariton'((/

37


38/50

(ovr#inski pobolj#ana Raman spektroskopija• @olekule adsorbirane na grubu metalnu povr#inu

generiraju izrazito jake Raman linije pobolj#anjeosjetljivosti oko )*,/

9ajbolje povr#ine su 5g, 5u i Iu, a mogu se koristiti i Hi, 9,


39/50

emijski meanizam je rezultat prenosa naboja izmeđumetala i adsorbirani molekula.

Ovisi o povr#ini na koju je molekula adsorbirana i vrstimolekule.

(ove1ava osjetljivost za )*+ puta.

39


40/50

!lektromagnetni meanizam


41/50

(ovr#inski pobolj#ana rezonantna Raman

spektroskopijaOva tenika je kombina"ija pretodne i ispunjavanja

rezonantni uvjeta.

@olekula se prvo adsorbira na 5g, Iu ili 5u, pa se izmjeri

apsorp"ioni spektar.

0a pobuđivanje se odabere laser talasne dužine koja jenajbliža apsorp"ionom maksimumu.

(ostiže se pobolj#anje osjetljivosti )*C-)*)) puta.

41


42/50

(ovr#inski plazmon polariton


43/50

4nterferen"iju fluores"en"ije uklanja

Fourier-transforma"ijska Raman spektroskopija


44/50

Fourier-transforma"ijska Raman

spektroskopijaJedno od osnovni ograničenja Raman spektroskopije jeinterferen"ija koja potječe od fluores"en"ije.

Ranije se koristilo 94R zračenje koje je dovodilo do pikovamalog intenziteta )2l=/.

(rimjenom @i"elsonovog interferometra dobija se visoka

tačnost u mjerenju frekven"ije zračenja i eliminira se utje"ajfluores"en"ije pre"iznost mjerenja je za red veličine ve1a nego

kod disperzni instrumenata/.

44


45/50

(ra1enje Ramanovog efekta u vremenu

rje#ava$

8ime-resolved resonan"e Raman spe"tros"op7 vremenskirazdvojena rezonantna Raman spektroskopija/


46/50

(rednost Raman spektroskopije u odnosu na 4Ispektroskopiju

ibra"ije koje su aktivne u Raman spektroskopiji nisuaktivne u 4I i obrnuto. (otpuno simetrične vibra"ije suuvijek Raman aktivne.

9eke vibra"ije koje su inače slabe u 4I su jake u ramanspektru. 9p. , IKI, (K', 'L' i IL' veze.

pćenito+ veze koje su u Ramanu aktivne sukovalentne veze+ dok su u 25 aktivne jonske veze%-6+ N-6/.

46


47/50

47

Upotreba rezonantnog Ramanovog efekta pobolj#avavibra"ije posebno romoforni grupa u molekuli.

0bog malog promjera laserske zrake )-+ mm/, zaanalizu je dovoljna jako mala količina uzorka.Omogu1ava analizu česti"a promjera )Mm.

odene otopine se mogu ispitivati u Ramanovojspektroskopiji #to nije slučaj u 4I/.

@ogu se snimiti spektri idroskopni i supstan"inestabilni na zraku staklena kiveta ili "ilindar/

U Raman spektroskopiji područje od =***-?* "m-) može se snimiti iz jednog puta.


48/50

9edosta"i Ramanove spektroskopije

Upotreba lasera dovodi do zagrijavanja uzorka, #to možedovesti do fotodegrada"ije uzorka


49/50

(rimjena Raman spektroskopije u farma"iji(rimjena ove metode u farma"iji omogu1ava dobijanje

dodatni informa"ija o jedinjenjima koja se koriste u ovojoblasti.

(olarne veze u organskim jedinjenjima uzrokuju promjenedipolnog momenta tokom vibra"ija, čija je posljedi"a u

javljanju intenzivni linija u 4I spektru.


50/50

(itanja za provjeru

)/ >ta je izvor zračenja u Ramanovoj spektroskopiji;+/

Documents

Raman Spektroskopija Belma