రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ

వికీపీడియా నుండి
ఇక్కడికి గెంతు: మార్గసూచీ, వెతుకు
రామన్ సిగ్నల్‌లో ఇమిడివున్న స్థితులను చూపించే ఎనర్జీ లెవల్ డయాగ్రమ్.వివిధ పరివర్తనల నుండి సిగ్నల్ స్ట్రెంగ్త్‌కు రేఖ మందం దాదాపుగా అనురూపంగా ఉంటుంది.

రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (సి. వి రామన్‌ గౌరవార్థం పెట్టినపేరు, pronounced /ˈrɑːmən/) అనేది ఒక వ్యవస్థలోని కంపనాలు, పరివర్తనలు మరియు స్వల్ప-పౌనఃపున్య స్థాయిలను అధ్యయనం చేయడానికి ఉపయోగించే టెక్నిక్.[1] ఇది సాధారణంగా కంటికి కనబడే, పరారుణ స్థితికి సమీపంగా ఉండే, లేదా అతినీలలోహిత స్థితికి సమీపంగా ఉండే పరిధిలోని లేజర్ నుండి, ఏకవర్ణ కాంతి యొక్క అవ్యాకోచ పరిక్షేపం లేదా రామన్ పరిక్షేపంమీద ఆధారపడుతుంది. వ్యవస్థలోని పరిమాణాలు లేదా ఇతర ప్రేరణలతో లేజర్ కాంతి పరస్పర చర్యకు గురవుతుంది, ఫలితంగా లేజర్ ఫోటాన్ శక్తి పైకీ, కిందికీ మారుతుంటుంది. శక్తిలో మార్పు, వ్యవస్థలోని పరిమాణ రీతుల గురించిన సమాచారాన్ని అందిస్తుంది. పరారుణ స్పెక్ట్రోస్కోపీ కూడా ఇదేవిధమైన కాకుంటే, అనుబంధ సమాచారాన్ని అందిస్తుంది.

ప్రత్యేకించి, లేజర్ కాంతిపుంజంతో ఒక నమూనా ప్రకాశింపజేయబడుతుంది. ప్రకాశిత బిందువునుంచి కాంతిని కటకాలతో సేకరించి, మోనోక్రొమాటర్ ద్వారా పంపుతారు. స్థితిస్థాపక రేలీఫ్ పరిక్షేపం కారణంగా లేజర్ రేఖకు సమీపంగా వచ్చిన తరంగదైర్ఘ్యాలు వడపోతకు గురవుతాయి, సేకరించబడిన మిగిలిన కాంతి డిటెక్టర్‌లోకి వెదజల్లబడుతుంది.

యాదృచ్ఛికమైన రామన్ పరిక్షేపం సాధారణంగా చాలా బలహీనంగా ఉంటుంది, ఫలితంగా, రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ ప్రధాన లోపం ఏమిటంటే, తీవ్రమైన రేలీఫ్ పరిక్షేప లేజర్ కాంతి నుండి అవ్యాకోచస్థితిలోని బలహీనమైన పరిక్షేప కాంతిని వేరుచేయడమే. చారిత్రకంగా, రామన్ స్పెక్ట్రోమీటర్‌లు అత్యధిక స్థాయిలో లేజర్ తిరస్కరణను సాధించడానికి హోలోగ్రాఫిక్ జాలకాలను మరియు బహుళ విక్షేపణ దశలను ఉపయోగించేవి. గతంలో, రామన్ పరిక్షేప వ్యవస్థల కోసం ఫోటోమల్టిప్లయర్లను డిటెక్టర్లుగా ఎంచుకునేవారు, ఇవి సేకరించడానికి చాలాకాలం పట్టేది. అయితే, ఆధునిక పరికరాలు లేజర్ తిరస్కరణ మరియు స్పెక్ట్రోగ్రాఫ్‌లు (అక్షీయ పరివర్తక (AT), క్జెర్నీ-టర్నర్ (CT) మోనోక్రోమోటార్) లేదా FT (ఫోరియర్ ట్రాన్స్‌‌ఫార్మ్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ ఆధారితం) మరియు CCD డిటెక్టర్ల కోసం సార్వత్రికంగా గంటు లేదా మొన కలిగిన ఫిల్టర్లను అమర్చుకుని ఉంటాయి.

రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీలో, ఉపరితలం పొడిగించిన రామన్, సర్ఫేస్-ఎన్‌హాన్స్‌డ్ రామన్, పోలరైజ్డ్ రామన్, స్టిములేటెడ్ రామన్ స్టిములేటెడ్ ఉద్గారం‌కు సమానమైనది), ట్రాన్స్‌మిషన్ రామన్, స్పేషియల్లీ-ఆఫ్‌సెట్ రామన్ మరియు హైపర్ రామన్ వంటి పలు ఆధునిక రీతులు ఉన్నాయి.

ప్రాథమిక సిద్ధాంతం[మార్చు]

కాంతికిరణం ఒక అణువును ఢీకొట్టి ఆ అణువు యొక్క విద్యుత్‌కణ జాలంతో మరియు బంధనాలతో పరస్పర చర్యకు దిగినప్పుడు రామన్ ఎఫెక్ట్ సంభవిస్తుంది. యాదృచ్ఛిక రామన్ ఎఫెక్ట్ కోసం, అణువును ఆధార స్థితి నుండి వాస్తవ శక్తి స్థితికి ఫోటాన్ ఉత్తేజపరుస్తుంది. అణువు సడలింపు స్థితిలో ఉన్నప్పుడు అది ఒక ఫోటాన్‌ను ప్రసరిస్తుంది మరియు అది విభిన్నమైన భ్రమణ లేదా ప్రకంపిత స్థితికి తిరిగి వెళుతుంది. శక్తి యధా స్థితికి మరియు ఈ కొత్త స్థితికి మధ్య ఉన్న వ్యత్యాసం, ప్రసరించిన ఫోటాన్ పౌనఃపున్యాన్ని ఉత్తేజిత తరంగదైర్ఘ్యం నుండి దూరంగా ఉంచడానికి దారితీస్తుంది.

అణువు అంతిమ ప్రకంపన స్థితి దాని ప్రారంభ స్థితికంటే మరింత చురుకుగా ఉన్నట్లయితే, వ్యవస్థ మొత్తం శక్తిని సమతూకంలో ఉంచడం కోసం, ప్రసరించబడిన ఫోటాన్ తక్కువ పౌనఃపున్యంకి మార్చబడుతుంది. పౌనఃపున్యంలో ఈ మార్పును స్టోక్స్ షిప్ట్‌గా గుర్తించారు. అంతిమ ప్రకంపన స్థితి ప్రారంభ స్థితికంటే తక్కువ చురుకుగా ఉన్నట్లయితే, అప్పుడు ఉద్గారిత ఫోటాన్ అధిక పౌనఃపున్యానికి మార్చబడుతుంది, దీన్ని యాంటీ స్టోక్స్ షిప్ట్‌గా గుర్తించారు. రామన్ విక్షేపణను స్థితిస్థాపకత లేని విక్షేపణకు ఉదాహరణగా చెప్పవచ్చు, వాటి పరిస్పర చర్యా కాలంలో ఫోటాన్లు మరియు అణువుల మధ్య శక్తి పరివర్తనే ఇందుకు కారణం.

అణువు ధ్రువణ సంభావ్యతలో మార్పు -- లేదా ప్రకంపన సమన్వయానికి అనుగుణమైన విద్యుత్‌కణ జాలపు వికృతీకరణ పరిమాణం అనేది రామన్ ఎఫెక్ట్‌ను ప్రదర్శించడం కోసం అణువుకు అవసరమవుతుంది. ధ్రువణతా మార్పు యొక్క పరిమాణం రామన్ పరిక్షేప తీవ్రతను నిర్దేశిస్తుంది. మార్చబడిన పౌనఃపున్యాల చట్రం, నమూనా యొక్క భ్రమణ మరియు ప్రకంపన స్థితుల ద్వారా నిర్దేశించబడుతుంది.

చరిత్ర[మార్చు]

కాంతి స్థితిస్థాపకతా రహిత పరిక్షేపం గురించి అడాల్ఫ్ స్మెకల్ 1923లోనే ఊహించినప్పటికీ, 1928 నాటికి గాని అది ఆచరణాత్మకంగా పరిశీలించబడలేదు. రామన్ ఎఫెక్ట్‌కు దాని ఆవిష్కర్తలలో ఒకరి పేరు పెట్టబడింది, భారతీయ శాస్త్రజ్ఞుడు సర్ సి.వి. రామన్ సూర్య కాంతి ప్రభావాన్ని (1928, కె. ఎస్ కృష్ణన్‌తో కలిసి మరియు గ్రిగొరీ లాండ్స్‌బెర్గ్ మరియు లియొనిద్ మండెల్‌స్టామ్‌లతో విడిగానూ) పరిశీలించారు.[1] సూర్యకాంతిని ఉపయోగించి ఏకవర్ణ కాంతిని సృష్టించడానికి స్వల్ప బ్రాండ్ ఫోటోగ్రాఫిక్‌ ఫిల్టర్‌ను, ఈ ఏకవర్ణ కాంతిని అడ్డుకోవడానికి క్రాస్డ్ ఫిల్టర్‌ను వాడి ఈ ఆవిష్కరణను సాధించినందుకు రామన్ 1930లో భౌతికశాస్త్రంలో నోబెల్ బహుమతిని గెలుచుకున్నారు. మారిన పౌనఃపున్యంలోని కాంతి, క్రాస్డ్ ఫిల్టర్ గుండా పయనించడాన్ని ఆయన కనుగొన్నారు.

రామన్ ఎఫెక్ట్ యొక్క క్రమానుగత మార్గదర్శక సిద్ధాంతాన్ని చెకోస్లోవేకియా భౌతిక శాస్త్రవేత్త జార్జ్ ప్లేజెక్ 1930 మరియు 1934 మధ్య అభివృద్ధి చేశారు.[2] పాదరసపు వృత్త చాపం మొదట ఫోటోగ్రాఫిక్ డిటెక్షన్‌తో తర్వాత స్పెక్ట్రోఫోటోమెట్రిక్ డిటెక్షన్‌తో ప్రధాన కాంతి ఆధారంగా మారింది. ప్రస్తుత కాలంలో లేజర్లు కాంతి ఆధారాలుగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.

అనువర్తనాలు[మార్చు]

ప్రకంపన సమాచారం రసాయనిక బంధాలకు మరియు అణువుల సౌష్టవానికి ప్రత్యేకించబడినందువలన రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీని సాధారణంగా రసాయనశాస్త్రంలో ఉపయోగిస్తారు. అందుచేత, అణువు దేనితో గుర్తించబడుతుందో చెప్పటానికి ఇది ఉనికిని అందిస్తుంది. ఉదాహరణకు, పరారుణ మరియు రామన్ స్పెక్ట్రాను ఉపయోగించి సాధారణ సమన్వయ విశ్లేషణ ప్రాతిపదికన SiO, Si2O2, మరియు Si3O3ల ప్రకంపన పౌనఃపున్యాలు గుర్తించబడినాయి మరియు కేటాయించబడినాయి. ఆర్గానిక్ అణువుల వేలిముద్ర ప్రాంతం (తరంగసంఖ్య) 500–2000 cm−1పరిధిలో ఉంది. మరొక మార్గంగా, రసాయనిక బంధంలో మార్పులను అధ్యయనం చేయడానికి టెక్నిక్ ఉపయోగించిన తీరు, ఉదా. ఎంజైముకు పదార్థం చేర్చబడినప్పుడు.

రామన్ గ్యాస్ ఎనలైజర్లు అనేక వాస్తవిక అనువర్తనలను కలిగి ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, వీటిని శస్త్రచికిత్సా కాలంలో అనస్థిటిక్ మరియు రెస్పిరేటరీ గ్యాస్ మిశ్రమాల వాస్తవ సమయాన్ని పర్యవేక్షించడం కోసం మెడిసిన్‌లో ఉపయోగిస్తారు.

ఘన స్థితి భౌతికశాస్త్రంలో, యాదృచ్ఛిక రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీని పదార్ధాలను గుణీకరించడంలో, వాతావరణాన్ని కొలవడంలో మరియు నమూనా యొక్క స్ఫటిక విన్యాసాన్ని కనుగొనడం వంటి పలు ఇతర అంశాలలో ఉపయోగిస్తారు. విడి అణువులలో వలే, నిర్దిష్ట ఘన పదార్ధం శక్తి పరిమాణం రీతిని కలిగి ఉంటుంది, ఇది దానిని అనుభవపూర్వకంగా గుర్తించడంలో సహాయపడుతుంది. పైగా, రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ ప్లాస్మాలు, మాగ్నాన్‌లు, మరియు సూపర్‌కండక్టింగ్ గ్యాప్ ప్రేరణలు వంటి స్వల్ప పౌనఃపున్య ప్రేరణలను పరిశీలించడానికి కూడా ఉపయోగించబడుతుంది. యాదృచ్ఛిక రామన్ సంకేతం స్టోక్స్ (కిందికి మార్చబడినవి) తీవ్రతను మరియు యాంటీ స్టోక్స్ (పైకి మార్చబడినవి) తీవ్రత మధ్య నిష్పత్తిలో నిర్దిష్ట ఫోనన్ రీతిలోని జనాభా సమాచారాన్ని ఇస్తుంది.

అనిసోట్రోపిక్ స్పటిక ద్వారా రామన్ పరిక్షేపం స్పటిక విన్యాసంపై సమాచారాన్ని ఇస్తుంది. స్పటిక స్వరూపం (ప్రత్యేకించి చెప్పాలంటే దాని పాయింట్ గ్రూప్) తెలిసి ఉన్నట్లయితే, లేజర్ కాంతి స్పటిక మరియు ద్రువణతకు అనుగుణమైన రామన్ పరిక్షేప కాంతి ధ్రువణత స్పటిక విన్యాసాన్ని కనుగొనడంలో ఉపయోగించబడుతుంది.

అరేమిడ్ మరియు కార్బన్ వంటి రామన్ యాక్టివ్ ఫైబర్లు, అనువర్తిత ఒత్తిడితో కూడిన రామన్ పౌనఃపున్యంలో మార్పును ప్రదర్శించే ప్రకంపంనల రీతులను కలిగి ఉంటాయి. పోలీప్రొపైలన్ ఫైబర్లు కూడా అదేవిధమైన మార్పులను ప్రదర్శిస్తాయి. రేడియల్ బ్రీతింగ్ మోడ్ కార్బన్, నానోట్యూబ్‌ల డయామీటర్‌ను మదింపు చేయడానికి సాధారణంగా ఉపయోగించే టెక్నిక్. నానో టెక్నాలజీలో, స్వరూపాల సమ్మేళనాన్ని సరిగా అర్థం చేసుకోవడానికి, నానోవైర్లను విశ్లేషించడానికి రామన్ మైక్రోస్కోప్ ఉపయోగించబడుతుంది.

నకిలీ మందుల అంతర్గత ప్యాకేజీని తెరువకుండానే వాటి ఉనికిని కనుగొనడానికి మరియు జీవకణాలను బయటినుంచే పర్యవేక్షించడానికి, సాంప్రదాయిక రామన్ కంటే ఉపరితల పొరలకు తక్కువ సెన్సిటివ్‌గా ఉండే స్పేషియల్లీ-ఆఫ్‌సెట్ రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (SORS)ని ఉపయోగించవచ్చు. రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీని బుక్ ఆఫ్ కెల్స్ వంటి చారిత్రక డాక్యుమెంట్ల రసాయన సమ్మేళనాన్ని పరిశోధించడానికి, ఆ డాక్యుమెంట్లు రూపొందించబడిన కాలపు సామాజిక, ఆర్థిక పరిస్థితులకు సంబంధించిన జ్ఞానాన్ని అందించడానికి ఉపయోగించవచ్చు.[3] అటువంటి పదార్ధాల పరిరక్షణ లేదా ఆదాను నిర్దేశించడంలో బయటినుంచే పర్యవేక్షణను ప్రతిపాదించడంలో రామన్ స్టెక్ట్రోస్కోపీ ప్రత్యేకించి ఉపయోగకారిగా ఉంటుంది.

విమాన భద్రత కోసం పేలుడు పదార్ధాలను కనుగొనడానికి సాధనంగా కూడా రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీని పరిశీలించారు.[4]

మైక్రో‌స్పెక్ట్రోస్కోపీ[మార్చు]

రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ మైక్రోస్కోపిక్ విశ్లేషణలో పలు ప్రయోజనాలను ప్రతిపాదించింది. ఇది పరిక్షేప టెక్నిక్ అయినందున, నమూనాలను ఫిక్స్ చేయడం లేదా విభజించవలసిన అవసరం లేదు. రామన్ స్పెక్ట్రాను చాలా తక్కువ పరిమాణంలో సేకరించవచ్చు (వ్యాసంలో < 1 µm); ఆ పరిమాణంలో సమర్పించిన విభాగాల గుర్తింపును ఈ స్పెక్ట్రా అనుమతిస్తుంది. రామన్ స్పెక్ట్రల్ విశ్లేషణతో నీరు సాధారణంగా జోక్యం చేసుకోదు. అందుచేత, రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ ఖనిజాలు, పాలిమర్స్ మరియు సెరామిక్స్ వంటి పదార్ధాలు, కణాలు మరియు ప్రొటీన్‌లు వంటి వాటి మైక్రోస్కోపిక్ పరిశీలనకు అనుకూలమైనది. రామన్ సూక్ష్మదర్శిని ప్రామాణిక దృశా సూక్ష్మదర్శినితో ప్రారంభమై, ప్రేరణ లేజర్‌‍ను, మోనోక్రోమోటార్ మరియు సున్నిత డిటెక్టర్ (ఛార్జ్-కపుల్డ్ డివైస్ (CCD), లేదా ఫోటోమల్టిప్లైయర్ ట్యూబ్ (PMT) వంటివి)ను చేర్చుతుంది. FT-రామన్ కూడా సూక్ష్మదర్శినిలతో ఉపయోగించబడతాయి.

ప్రత్యక్ష ఇమేజింగ్‌ లో మొత్తం క్షేత్ర దర్శనం ఒక చిన్న తరంగసంఖ్య (రామన్ షిఫ్టులు)ల పరిధిలో పరిక్షేపం కోసం పరీక్షించబడుతుంది. ఉదాహరణకు, కొలెస్ట్రాల్‌కు ప్రత్యేక లక్షణంగా ఉన్న తరంగసంఖ్య, కణ సంస్కృతిలో కొలెస్ట్రాల్ పంపిణీ నమోదుకు ఉపయోగించబడుతుంది.

మరొక పద్ధతి హైపర్‌స్పెక్ట్రల్ ఇమేజింగ్ లేదా కెమికల్ ఇమేజింగ్ , ఈ పద్ధతిలో వేలాది రామన్ స్పెక్ట్రాలను మొత్తం క్షేత్రం నుంచి సేకరించడం జరుగుతుంది. ప్రాంతాన్ని మరియు వివిధ విడిభాగాల పరిమాణాన్ని చూపించే చిత్రాలను రూపొందించడానికి డేటా ఉపయోగించబడుతుంది. కణ సంస్కృతిని ఉదాహరణగా తీసుకుంటే, కోలెస్ట్రాల్, దానితో పాటు ప్రొటీన్లు, న్యూక్లిక్ యాసిడ్లు మరియు ఫాటీ యాసిడ్ల పంపిణీని హైపర్‌స్పెక్ట్రల్ ఇమేజ్ చూపిస్తుంది. నీరు, కల్చర్ మీడియా, బఫర్లు మరియు ఇతర జోక్యం చేసుకునే అంశాల ఉనికిని పక్కన పెట్టడానికి అత్యధునాతన సిగ్నల్ మరియు ఇమేజ్-ప్రాసెసింగ్ టెక్నిక్‌లు ఉపయోగించబడతాయి.

రామన్ మైక్రోస్కోపీ మరియు ప్రత్యేకించి కాన్‌ఫోకల్ మైక్రోస్కోపిక్‌లు, అత్యధిక స్పేషియల్ రిజొల్యూషన్‌ని కలిగి ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, పార్శ్వ మరియు చిక్కటి రిజొల్యూషన్‌లు వరుసగా 250 nm మరియు 1.7 µm గా ఉంటాయి, ఇవి 100 µm వ్యాసంతో హీలియం-నియోన్ లేజర్ నుండి 632.8 nm తో కూడిన కాన్‌ఫోకల్ రామన్ మైక్రోమీటర్‌ను ఉపయోగిస్తాయి. మైక్రోస్కోపుల వస్తుగత కటకాలు వ్యాసంలో పలు మైక్రోమీటర్ల వరకు లేజర్ కాంతిని ప్రసరిస్తున్నందున, రూపొందే ఫోటాన్ చలనం సాంప్రదాయిక రామన్ వ్యవస్థలలో సాధించినదాని కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఇది పొడిగించబడిన ఫ్లోరొసెన్స్ శమన ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉంటుంది. అయితే, అత్యధిక ఫోటాన్ చలనం సాధారణ క్షీణతకు కూడా దారితీస్తుంది, ఈ కారణంగా ఈ ప్రక్రియను ఉపశమింప చేయడం కోసం కొన్ని వ్యవస్థలకు ఉష్ణపదార్థంలో నిర్వహించిన పదార్ధం అవసరమవుతుంది.

రామన్ మైక్రోస్పెక్ట్రోస్కోపీని ఉపయోగించడం ద్వారా, రామన్ స్పెక్ట్రా మైక్రోస్కోపిక్ రీజియన్ల నమూనాలు పరిష్కరించిన సజీవ సమయం మరియు ప్రదేశం కొలువబడతాయి. ఫలితంగా, నీటి ఫ్లోరెసెన్స్ మీడియా మరియు బఫర్‌లు తొలగించబడతాయి. తత్ఫలితంగా సజీవ సమయం మరియు ప్రదేశంలో పరిష్కరించిన రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ ప్రొటీన్లు, కణాలు మరియుఆర్గాన్‌లను పరిశీలించడానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది.

జీవ, వైద్య పదార్ధాల కోసం రామన్ మైక్రోస్కోపీ సాధారణంగా పరారుణ-సమీప (NIR) లేజర్లను ఉపయోగిస్తుంది.(ప్రత్యేకించి 785 nm డయోడ్లు మరియు 1064 nm Nd:YAGలు సాధారణం) అత్యధిక శక్తి తరంగదైర్ఘ్యతలను అనువర్తించడం ద్వారా ఇది నమూనాను నష్టపరిచే ప్రమాదాన్ని తగ్గిస్తుంది. అయితే, NIR రామన్ గాఢత రామన్ పరిక్షేప తీవ్రతపై తక్కువగా (ω4{/0కు లోబడి} ఆధారపడి ఉంటుంది, చాలా డిటెక్టర్లకు దీర్ఘకాలిక సేకరణ సమయాలు అవసరం. ఇటీవల, మరిన్ని నిశిత డిటెక్టర్లు అందుబాటులోకి రావడంతో సాధారణ ఉపయోగానికి ఈ టెక్నిక్ మరింతగా అనుకూలిస్తోంది. రాళ్లు, సెరామిక్స్ మరియు పాలిమర్స్ వంటి నిరింద్రియ నమూనాలతో కూడిన రామన్ మైక్రోస్కోపీ విస్తృత స్థాయి ప్రేరణ తరంగదైర్ఘ్యతలను ఉపయోగించగలుగుతుంది.

ధృవణ విశ్లేషణ[మార్చు]

రామన్ పరిక్షేప కాంతి ధ్రువణత ఉపయోగపడే సమాచారాన్ని కలిగి ఉంటుంది. (చదునైన) ధ్రువణ లేజర్ ప్రేరణను మరియు ధ్రువణ ఎనలైజర్‌‌ను ఉపయోగించి ఈ లక్షణాన్ని కొలువవచ్చు. సమతల ప్రేరణకోసం లంబ మరియు సమాంతరంగా ఏర్పర్చబడిన ఎనలైజర్ సెట్‌తో కూడిన స్పెక్ట్రాను వికర్షిత నిష్పత్తినిలెక్కించడానికి ఉపయోగిస్తారు. గ్రూప్ థియరీ, సమరూపత, రామన్ చర్య మధ్య కనెక్షన్‌లను మరియు తత్సమానమైన రామన్ స్పెక్ట్రోను బోధించడానికి, టెక్నిక్ అధ్యయనం ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది.

ఈ విశ్లేషణ నుండి వచ్చిన స్పెక్ట్రల్ సమాచారం అణువు విన్యాసం మరియు ప్రకంపన సమరూపతల స్వభావాన్ని అందిస్తుంది. సారాంశంలో, ఇది అణు ఆకృతికి సంబంధించిన విలువైన సమాచారాన్ని పొందడానికి వినియోగదారుకు అనుమతిస్తుంది, ఉదాహరణకు, సింథటిక్ కెమిస్ట్రీ లేదా పోలీమార్ఫ్ విశ్లేషణ. ఇది తరచుగా స్ఫటిక జాలకాలు, ద్రవ స్ఫటికాలు లేదా పోలీమర్ నమూనాలలోని మాక్రోమోలిక్యులార్ విన్యాసాన్ని అర్థం చేసుకోవడంలో ఉపయోగించబడుతుంది.[5]

వైవిధ్యాలు[మార్చు]

రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీకి పలు విభిన్నరూపాలు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి. ప్రాదేశిక రిజొల్యూషన్‌ (రామన్ మైక్రోస్కోపీ)ని మెరుగుపర్చడం కోసం, గ్రాహకత్వాన్ని (ఉదా. ఉపరితలం పొడిగించబడిన రామన్) పొడిగించడం, లేదా అతి నిర్దిష్టమైన సమాచారాన్ని (రామన్ ప్రతిధ్వని) పొందడమే దీని సాధారణ ప్రయోజనం.

  • సర్ఫేస్-ఎన్‌హాన్స్‌డ్ రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (SERS) - సాధారణంగా వెండి లేదా బంగారు మిశ్రమంలో లేదా వెండి లేదా బంగారంతో కూడిన పదార్థంతో చేయబడుతుంది. వెండి మరియు బంగారం యొక్క ఉపరితల ప్లాస్మోన్‌లు లేజర్ ద్వారా ప్రేరేపించబడతాయి, దీనివల్ల లోహం చుట్టూ ఉన్న విద్యుత్ క్షేత్రం పెరుగుతుంది. రామన్ సాంద్రతలు విద్యుత్ క్షేత్రానికి అనుపాతంలో ఉంటాయి కనుక, కొలువబడిన సిగ్నల్‌లో పెద్ద పెరుగుదల ఉంటుంది (1011 వరకు). ఈ ప్రభావాన్ని మొదట మార్టిన్ ఫ్లీష్‌మన్ పరిశీలించాడు కాని, ఆధారపూర్వకమైన వివరణను వాన్ డ్యుయెన్ 1977లో ప్రతిపాదించాడు.[6]
  • రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ ప్రతిధ్వని - ప్రేరణ తరంగదైర్ఘ్యం ఒక అణువు లేక స్పటికం యొక్క ఎలెక్ట్రాన్ పరివర్తనతో సరిపోల్చబడింది, కాబట్టి ప్రేరేపించబడిన ఎలెక్ట్రాన్ స్థితితో ముడిపడిన ప్రకంపనల స్థితులు పెద్దగా పొడిగించబడ్డాయి. ఇది పోలీపెప్టైడ్‌ల వంటి పెద్ద అణువుల అధ్యయనానికి ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది, ఇవి సాంప్రదాయిక రామన్ స్పెక్ట్రాలో వందలాది బంధాలను చూపించవచ్చు. ఇది సాధారణ రీతులను వాటి పరిశీలించిన పౌనఃపున్య మార్పిడులతో ముడిపెట్టడానికి కూడా ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది.[7]
  • సర్ఫేస్-ఎన్‌హాన్స్‌డ్ ప్రతిధ్వని రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (SERRS) - ఇది SERS మరియు ప్రతిధ్వని రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ సమ్మేళనం, ఇది ఉపరితలం పెరిగిన రామన్ సాంద్రతకు సామీప్యతను ఉపయోగిస్తుంది మరియు అణువు యొక్క గరిష్ట శోషణతో సరిపోల్చిన ప్రేరణ తరంగదైర్ఘ్యం విశ్లేషించబడుతుంది.
  • హైపర్ రామన్ - ఒక నాన్-లీనియర్ ప్రభావం, దీనిలో ప్రకంపనల రీతులు ప్రేరణ కాంతి యొక్క ద్వితీయ స్వరాత్మకంతో పరస్పర చర్య జరుపుతాయి. దీనికి అత్యధిక విద్యుత్ అవసరం కాని, సాధారణంగా "నిశ్శబ్దం"గా ఉండే ప్రకంపనల రీతుల పరిశీలనకు అనుమతిస్తుంది. ఇది గ్రాహకత్వాన్ని పెంచడానికి SERS-రకం పొడిగింపుపై ఆధారపడుతుంది.[8]
  • యాధృచ్ఛిక రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ - రామన్ స్పెక్ట్రా అణువులపై ఉష్ణోగ్రత ఆధారపడటం గురించి అధ్యయనం చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.
  • ఆప్టికల్ ట్వీజర్స్ రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (OTRS) - వైయక్తిక కణాలను మరియు ఆప్టికవ్ ట్వీజెర్స్ ద్వారా ట్రాప్ చేయబడిన విడి కణాలలోని జీవరసాయనిక ప్రక్రియల అధ్యయనానికి ఉపయోగపడుతుంది.
  • స్టిములేటెడ్ రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ - ఒక ప్రాదేశిక సందర్భం, శక్తిలో వ్యత్యాసం అనుమతించబడిన రామన్ పరివర్తనకు అనురూపంగా ఉంటే, మరియు పౌనఃపున్యం ఎలెక్ట్రానిక్ ప్రతిధ్వనికి అనుగుణంగా ఉంటే, రెండు వర్ణాల తరంగం (సమాతరం లేదా పెరిపెండిక్యులర్ ధ్రువణంతో) పాపులేషన్‌ని పునాదినుంచి ప్రకంపనాత్మకమైన ప్రేరణ స్థితికి పరివర్తింపజేస్తుంది. రెండు ఫోటాన్ UVల శకలీకరణం, పాపులేషన్ పరివర్తన తర్వాత అనువర్తించబడుతుంది కాని ఉపశమనానికి ముందు, గ్యాస్ లేదా మాలెక్యులర్ క్లస్టర్ యొక్క ఇంట్రా-మాలెక్యులర్ లేదా ఇంటర్-మాలెక్యులర్ రామన్ స్పెక్ట్రమ్‌ను సేకరించడానికి అనుమతిస్తుంది. ఇది ఉపయోగకరమైన మాలెక్యులర్ డైనమిక్స్ టెక్నిక్.
  • స్పేషియల్లీ ఆఫ్‌సెట్ రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (SORS) - ప్రేరణ లేజర్ బిందువుకు దూరంగా ఉన్న ప్రాంతాల నుండి రామన్ పరిక్షేపం సేకరించబడుతుంది, దీనివల్ల సాంప్రదాయిక రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీతో కంటే ఉపరితల పొర నుండి తక్కువ దోహదాలు ఏర్పడటానికి దారితీస్తుంది.[9]
  • కోహెరెంట్ యాంటీ-స్టోక్స్ రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (CARS) - కోహెరెంట్ యాంటీ-స్టోక్స్ పౌనఃపున్య కిరణాన్ని రూపొందించడానికి రెండు లేజర్ కిరణాలు ఉపయోగించబడినాయి, వీటిని ప్రతిధ్వని ద్వారా పొడిగించవచ్చు.
  • రామన్ ఆప్టికల్ యాక్టివిటీ (ROA) - కుడి మరియు ఎడమ వృత్తాకారంలో ధ్రువితం చేయబడిన కాంతిలో లేదా తత్సమానంగా ప్రక్షేపించబడిన చిన్న వృత్తాకార ధ్రువిత విడిభాగంలో ఉన్న చిరల్ అణువుల నుండి రామన్ ప్రక్షేపణ సాంద్రతలో ఉన్న చిన్న వ్యత్యాసం ద్వారా ప్రకంపనాత్మక ధ్రువిత చర్యను కొలుస్తుంది.[10]
  • ట్రాన్స్‌మిషన్ రామన్ - పౌడర్లు, మాత్రల గొట్టాలు, జీవ కణాలు వంటి గణనీయ సంఖ్యలో ఉన్న మురికి పదార్థాన్ని పరిశీలించడాన్ని అనుమతిస్తుంది. 1960ల చివరలో పరిశోధనల తర్వాత దీన్ని పూర్తిగా విస్మరించారు కాని ఫార్మాసూటికల్ డోసుల రూపాలను వేగంగా నిర్ధారించే సాధనంగా దీన్ని 2006లో తిరిగి ఆవిష్కరించారు.[11] ఇక్కడ మెడికల్ డయాగ్నస్టిక్ అప్లికేషన్లు కూడా ఉన్నాయి.[12]
  • ఇన్వర్స్ రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ .
  • టిప్-ఎన్‌హాన్స్‌డ్ రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (TERS) - దాని సమీపంలో ఉన్న రామన్ అణు సంకేతాలను పొడిగించడానికి ఒక లోహ మొన (సాధారణంగా వెండి-/బంగారు-పూత పూసినది AFM or STM)ను ఉపయోగిస్తుంది. స్పేషియల్ రిజుల్యూషన్ దాదాపుగా టిప్ ఎపెక్స్ పరిమాణంలో ఉంటుంది (20-30 nm). గ్రాహకత్వాన్ని విడి అణు స్థాయికి తగ్గించడానికి TERS చూపించబడింది.

సూచనలు[మార్చు]

  1. 1.0 1.1 Gardiner, D.J. (1989). Practical Raman spectroscopy. Springer-Verlag. ISBN 978-0387502540. 
  2. ప్లెజెక్ జి.: "Rayleigh Streeung und Raman Effekt", In: Hdb. der Radiologie, Vol. VI., 2, 1934, p. 209
  3. ఐరిష్ క్లాసిక్ ఈజ్ స్టిల్ ఎ హిట్ (ఇన్ కాఫ్‌స్కిన్ నాట్ పేపర్ బ్యాక్) - న్యూయార్క్ టైమ్స్, nytimes.com
  4. Ben Vogel (29 August 2008). "Raman spectroscopy portends well for standoff explosives detection". Jane's. Retrieved 2008-08-29. 
  5. Khanna, R.K. (1957). Evidence of ion-pairing in the polarized Raman spectra of a Ba2+CrO doped KI single crystal. John Wiley & Sons, Ltd. doi:10.1002/jrs.1250040104. 
  6. Jeanmaire DL, van Duyne RP (1977). "Surface Raman Electrochemistry Part I. Heterocyclic, Aromatic and Aliphatic Amines Adsorbed on the Anodized Silver Electrode". Journal of Electroanalytical Chemistry (Elsevier Sequouia S.A.) 84: 1–20. doi:10.1016/S0022-0728(77)80224-6. 
  7. Chao RS, Khanna RK, Lippincott ER (1974). "Theoretical and experimental resonance Raman intensities for the manganate ion". J Raman Spectroscopy 3: 121. doi:10.1002/jrs.1250030203. 
  8. Kneipp K, et al. (1999). "Surface-Enhanced Non-Linear Raman Scattering at the Single Molecule Level". Chem. Phys. 247: 155–162. doi:10.1016/S0301-0104(99)00165-2. 
  9. Matousek P, Clark IP, Draper ERC, et al. (2005). "Subsurface Probing in Diffusely Scattering Media using Spatially Offset Raman Spectroscopy". Applied Spectroscopy 59: 393. doi:10.1366/000370205775142548. 
  10. Barron LD, Hecht L, McColl IH, Blanch EW (2004). "Raman optical activity comes of age". Molec. Phys. 102 (8): 731–744. doi:10.1080/00268970410001704399. 
  11. P. Matousek, A. W. Parker (2006). "Bulk Raman Analysis of Pharmaceutical Tablets". Applied Spectroscopy 60: 1353–1357. doi:10.1366/000370206779321463. 
  12. P. Matousek, N. Stone (2007). "Prospects for the diagnosis of breast cancer by noninvasive probing of calcifications using transmission Raman spectroscopy". Journal of Biomedical Optics 12: 024008. doi:10.1117/1.2718934. 

బాహ్య లింక్‌లు[మార్చు]