1928年,印度物理学家C.V.Raman发现了拉曼散射效应之后,拉曼光谱成为研究分子结构的主要手段。但在1960年以前,由于拉曼效应太弱,对观测样品有很多苛刻的要求,加之40年代中期红外技术的进步和商品化,使得拉曼光谱的应用一度衰落。直到1960年以后,激光技术的发展使拉曼技术得以复兴。
近年来,随着光学技术及工艺的不断进步,拉曼光谱分析技术已经普遍用于分子结构、石油化工、医学制药、生物医学、考古探测、食品安全、环境保护、地质分析、宝石鉴定等诸多领域。今天,我们主要聊一下拉曼光谱在以下几个领域的应用。
一、 生物
分析生物大分子的组构最实用的手段就是拉曼光谱技术,它能够测量分子官能团的振动模式,获得具备指纹特性的一系列振动光谱,由此获得分子的细致组构。
拉曼光谱不仅可以检测出蛋白质中氨基酸的组构信息,还可以用于定量分析蛋白质的次级组构。拉曼光谱也能作为C-C构象研究的探针。另外,拉曼光谱分析技术还能够用于分析射线的照射对蛋白质的破坏程度。
二、 医学
拉曼光谱因为不使用试剂、无侵入性、无破坏性、辨别精准等优点,在医学领域得到广泛应用。运用表面增强拉曼技术来判断多种药物在特定介质中存在的状况一直是方便、快捷、可靠的手段,目前人们基本实现了对唾液、血液、尿液等样本中灵敏度更高、药物特异性更强的检测。
此外,拉曼光谱还可用于诊断甲状腺癌,通过拉曼光谱特征峰,可以很容易地区分甲状腺正常组织和癌组织。
三、 化工
拉曼光谱可用于聚合物的研究。实验室分析聚合物时要求样品不能太厚,这样因聚合而产生的热量才可以迅速消散。但是工业上大多数聚合物都是偏厚的,所以对于厚样品的研究往往不能达到预期的效果。但是通过使用拉曼光谱就能够很好的处理这个问题。拉曼技术还可以应用于聚合物结晶过程的监测、聚合反应过程观察、聚合物水溶液的研究等。
拉曼光谱在有机化学上也有广泛应用,因为化学键可以按照拉曼光谱的强度、位移的大小及拉曼谱峰形状来确定,这对有机化合物的鉴定具有重要意义。
四、地质
地球上的天然岩矿石是非常复杂的,包括一种或多种矿物的集合体,有些时候还会包含一些流体包裹体。因此,地质学家们就需要一种强有力的分析技术来从岩矿石上得到详细具体的信息。拉曼光谱分析技术就能够满足地质学家们的需求,提供岩矿石的化学成分、分子结构特征等详细信息。
运用激光拉曼光谱仪,地质学家得到了绿泥石在高压下的拉曼谱峰特征,并深入讨论了矿物晶体结构的地震地质意义。此外,通过拉曼光谱与其他技术相结合的方式,地质学家对新疆玛纳斯县所产碧玉进行研究并讨论了其成因类型。
拉曼光谱技术在构造应力的判断方面也具应用前景。运用拉曼光谱分析技术对汶川地震断裂带断层泥的光谱特征进行分析,结果表明:汶川地震断裂带内部分应力得到释放,但未得到释放的应力分布不平均,而且局部存在一定的应力累积。
文章来源:拉曼光谱
文章链接:拉曼光谱的应用
文字报道:林东岳
文章编辑:董荣录