Raman Spektroskopisi

Raman, 1931 Nobel Fizik Ödülünü Aldı

Işın, geçirgen bir ortamdan geçerken ışın demetlerinden bir kısmı çeşitli yönlere doğru saçılır. Raman, belirli moleküllerce saçılan ışının ufak bir kesrinin dalga boyunun gelen ışının dalga boyundan farklı olduğunu ve buna ilaveten dalga boyundaki kaymaların saçılmadan sorumlu moleküllerin kimyasal yapısına bağlı olduğunu buldu.

Raman spektrumu IR spektrumuna benzer. Raman spektroskopisinde su IR spektroskopisinde olduğu gibi bir girişim yapmaz. Bu sebeple sulu çözeltilerin Raman spektrumu alınabilir. Raman çizgilerinin şiddetleri en fazla kaynağın şiddetinin %0,001’i kadardır.

Dayandığı Temel Bir numunenin GB veya yakın-IR monokromatik ışından oluşan güçlü bir lazer kaynağıyla ışınlanmasıyla saçılan ışının belirli bir açıdan ölçümüne dayanır. Moleküllerin şiddetli bir monokromatik ışın demeti ile etkileşmesi sırasında ışık absorpsiyonu olayı gerçekleşmiyorsa ışık saçılması olayı meydana gelir. Işık saçılması sırasında saçılan ışığın büyük bir kısmının enerjisi madde ile etkileşen ışığın enerjisine eşit olur ve bu tür elastik saçılma olayına Rayleigh saçılması denir.

Elastik saçılma olayının yanı sıra saçılan ışığın çok az bir kısmı elastik olmayan saçılmaya uğrar. Buna Raman saçılması adını alır. Rayleigh saçılmasında Raman saçılmasına göre 104 - 105 kez daha şiddetli bir saçılmış ışık oluşur. Ancak Rayleigh saçılması tek bir pik verir ve titreşim geçişleri hakkında bilgi vermez. Raman saçılması sırasında saçılan ışığın enerjisinde molekül ile etkileşen ışığınkine göre oluşan fazlalık veya azlık, ışıkla etkileşen molekülün titreşim enerji düzeyleri arasındaki enerji farkları kadardır.

Bu yöntemde molekül ile etkileşen ışığın dalgaboyuna göre saçılan ışığın dalgaboyunda oluşan farklar ölçülür. Bu farklar Raman kayması olarak adlandırılır. Moleküller ile etkileştirilen ışığın kaynağı olarak özellikle son yıllarda genellikle lazer türü kaynaklar kullanıldığından bu yönteme Lazer Raman Spektroskopisi adı da verilir. Raman spektroskopisi inorganik, organik ve biyolojik sistemlerin kalitatif ve kantitatif analizine uygulanır.

Bu nedenle Raman saçılmasının spektroskopik incelenmesi ile de moleküllerin titreşim enerji düzeyleri hakkında bilgi edinilebilir. Bu tür bir spektroskopik yöntem Raman spektroskopisi adını alır.

Raman spektroskopisi molekül ve kristal örgülerdeki bağlı atomların elektron bulutlarının, gelen ışıkla etkileşerek titreşmesi sonucunda meydana gelen Raman saçılma sürecine dayanmaktadır.

Raman spektrumundan organik ve inorganik maddelerin bağları hakkında kalitatif ve kantitatif bilgilerin yanı sıra madde veya malzeme yapısını meydana getiren ilgili fonksiyonel gruplar hakkında da bilgi edinilebilmektedir.

Raman Spektroskopisi, hiçbir numune hazırlamayı gerektirmeyen sadece küçük bir numunenin ölçüm için yeterli olduğu ve numuneye zarara vermeyen bir yöntemdir.

Raman spektroskopisi yöntemi ile katı, sıvı ve gaz örnekler incelenebilir. Katı ve sıvı örnekler bir kapiler cam veya kuvartz tüpte tutularak spektrumu çekilir. Lazer ışıması ile temasta olan örnek bozunmuyorsa oluşan yerel sıcaklık artışlarını önlemek için örneğin döndürülmesi veya bir pompadan gönderilen bir sıvı ile soğutulması gerekebilir.

Styrene/butadiene plastik