探索低波段拉曼信號中的秘密

時(shí)間：2024/3/12閱讀：715

拉曼光譜學(xué)是一種分析技術(shù)，它通過觀察分子振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的模式，來揭示物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成。這種技術(shù)在化學(xué)、生物、材料科學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

拉曼散射

拉曼位移是拉曼光譜中的一個(gè)重要參數(shù)，它表示散射光頻率與入射光頻率之間的差值，通常以波數(shù)（cm^-1）為單位表示。拉曼位移的范圍通常在 4000cm^-1到 200cm^-1之間。通過觀察和分析拉曼位移，可以獲得關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、內(nèi)部應(yīng)力和純度等多方面的信息。

低波段拉曼信號與i-Raman Plus拉曼光譜儀

我們將拉曼位移在200cm^-1以下部分稱為低波段范圍。低波段的拉曼光譜通常受到較強(qiáng)的熒光背景的干擾，且光譜信號較弱，對實(shí)驗(yàn)條件和數(shù)據(jù)處理的要求也較高。盡管如此，低波段的拉曼光譜仍然可以提供一些關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的重要信息。

L-天冬酰胺的拉曼譜圖

上圖紅色部分為L-天冬酰胺的低波段區(qū)域，可以清晰地看到三個(gè)明顯的峰。

i-Raman Plus 拉曼光譜儀采用了先進(jìn)的技術(shù)和優(yōu)化的光學(xué)設(shè)計(jì)，使得它能夠訪問到更低的波段范圍，可達(dá)65cm^-1。這意味著，它能夠提供更全面、更深入的物質(zhì)分析。無論是蛋白質(zhì)的特性研究，還是多晶型的檢測，甚至是材料結(jié)構(gòu)的確定，i-Raman Plus 都能提供關(guān)鍵的信息。

i-Raman Plus 拉曼光譜儀

多態(tài)檢測

制藥業(yè)在藥物開發(fā)、生產(chǎn)和質(zhì)量控制過程中最關(guān)心的問題是確定其活性藥物成分 (API) 的結(jié)構(gòu)形式。原料藥具有多態(tài)性，其特點(diǎn)是化學(xué)成分相同，但固態(tài)結(jié)構(gòu)不同，可能會影響生物利用度和治療指數(shù)，如果使用了錯(cuò)誤的形式，可能會導(dǎo)致最終藥物產(chǎn)品的療效受損。

偽多晶型 D-葡萄糖示例

α-D-葡萄糖（紅色）和 α-D-一水葡萄糖（藍(lán)色）的拉曼光譜比較。我們可以看出，在 65cm^-1～ 200cm^-1 的低波段范圍內(nèi)，兩種偽多晶型之間存在明顯差異。

低波段區(qū)域的檢測能力增加了拉曼光譜儀整體檢測靈敏度，提高了區(qū)分相似材料的能力。

監(jiān)測相變

行業(yè)中的另一個(gè)重要應(yīng)用是監(jiān)測化學(xué)過程中的相變或結(jié)晶。固態(tài)α-硫樣品沉積在鋁制托盤上，用熱板將樣品加熱到熔點(diǎn)以上 (115.2℃) 后，83.6cm^-1處的低波段峰變寬并發(fā)生位移，表明從 α 形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?λ 形態(tài)。請注意，兩種形態(tài)在常規(guī)波數(shù)范圍內(nèi)無明顯差異。

硫從 α 形態(tài)轉(zhuǎn)為 λ 形態(tài)后的譜圖比較

結(jié)論

i-Raman Plus 拉曼光譜儀在需要低至 65cm^-1的低波段檢測的應(yīng)用中是非常有價(jià)值的工具。表征多晶體和溶解物形態(tài)的能力可以更好地控制制藥和生物行業(yè)的生產(chǎn)和配方過程。除了蛋白質(zhì)、多晶體和相的表征，拉曼光譜還可用于研究半導(dǎo)體晶格、碳納米管、太陽能電池以及各種礦物、顏料和寶石。

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