拉曼光谱动力学分析
自发偏振拉曼光谱,谱峰的位置,宽度,强度都具有丰富的内涵。通过自发偏振拉曼光谱手段,可以得到分子内化学键的振动形式以及氢键作用等相互作用的信息。强度校正的拉曼光谱强度(I)直接与拉曼散射截面(σ)相关,可对应不同的振动模式;而实际测量中,谱峰强度还与参与散射过程的分子数(N)有关。基于此,我们可以展开液相化学反应动力学的研究,例如探究蛋白质的纤维化过程的机理等。拉曼光谱带来的丰富信息将为我们展现更为全面、深入而透彻的化学反应机理。
实验室自主搭建的自发偏振拉曼光谱实验平台包括激光器,光学系统,分光系统,检测系统四个部分,细节详见示意图和实物图。激光器产生 532 nm 连续激光,功率在 0.01-5 W 之间可调。激光的偏振由格兰棱镜和半波片调节,激光由焦距为 50 mm 的透镜聚焦到样品,散射光又经由同一个透镜收集后,通过焦距为 200 mm 的透镜会聚入三级联动单色仪狭缝。狭缝前端安装退偏器,以消除单色仪对不同偏振散射光效率不同造成的偏差。单色仪前两级过滤瑞利散射光,最后一级对拉曼散射光色散,由液氮冷却的CCD检测。激光器、单色仪和 CCD 均可由电脑控制,样品放置在 10*10 的比色皿中,样品架温度可由恒温槽控制,-20~85℃ 范围内可调。
分子在两束激光的共同作用下,当两束光的频率差等于分子的某一拉曼活性的振动频率时,就发生所谓的受激拉曼散射过程,使分子从基态跃迁到振动激发态,处于振动激发态上的分子将主要通过碰撞能量转移方式(V→R/T)回到基态,并释放出平动能,造成体系内局部温度的增加,产生压力波(声波),用一个灵敏的麦克风便可以检测这种压力波的信号变化。受激拉曼光声光谱具有很高的灵敏度,而且实验操作简单,因而在光谱测量、气体混合物中的痕量分析以及分子反应动力学研究中都有着重要的应用。