拉曼光谱技术在材料科学研究中的应用
拉曼光谱在材料科学中是物质结构研究的有力工具,在相组成界面、晶界等课题中可以做很多工作。包括:
(1)薄膜结构材料拉曼研究:拉曼光谱已成CVD(化学气相沉积法)制备薄膜的检测和鉴定手段。拉曼可以研究单、多、微和非晶硅结构以及硼化非晶硅、氢化非晶硅、金刚石、类金刚石等层状薄膜的结构。
(2)超晶格材料研究:可通过测量超晶格中的应变层的拉曼频移计算出应变层的应力,根据拉曼峰的对称性,知道晶格的完整性。
(3)半导体材料研究:拉曼光谱可测出经离子注入后的半导体损伤分布,可测出半磁半导体的组分,外延层的质量,外延层混品的组分载流子浓度。
(4)耐高温材料的相结构拉曼研究。
(5)全碳分子的拉曼研究。
(6)纳米材料的量的子尺寸效应研究。
拉曼光谱在生物学研究中的应用
拉曼光谱是研究生物大分子的有力手段,由于水的拉曼光谱很弱、谱图又很简单,故拉曼光谱可以在接近自然状态、活性状态下来研究生物大分子的结构及其变化。
生物大分子的拉曼光谱可以同时得到许多宝贵的信息:
(1)蛋白质二级结构:α-螺旋、β-折叠、无规卷曲及β-回转
(2)蛋白质主链构像:酰胺Ⅰ、Ⅲ,C-C、C-N伸缩振动
(3)蛋白质侧链构像:苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的侧链和后二者的构像及存在形式随其微环境的变化
(4)对构像变化敏感的羧基、巯基、S-S、C-S构像变化
(5)生物膜的脂肪酸碳氢链旋转异构现象。
(6)DNA分子结构以及和DNA与其他分子间的作用。
(7)研究脂类和生物膜的相互作用、结构、组分等。
(8)对生物膜中蛋白质与脂质相互作用提供重要信息。
拉曼光谱的应用
由拉曼光谱可以获得有机化合物的各种结构信息:
1 同种分子的非极性键S-S,C=C,N=N,C ≡C产生强拉曼谱带, 随单键到双键再到三键谱带强度增加。
2 红外光谱中,由C ≡N,C=S,S-H伸缩振动产生的谱带一般较弱或强度可变,而在拉曼光谱中则是强谱带。
3 环状化合物的对称呼吸振动常常是强的拉曼谱带。
4.在拉曼光谱中,X=Y=Z,C=N=C,O=C=O-这类键的对称伸缩振动是强谱带,反这类键的对称伸缩振动是弱谱带。红外光谱与此相反。
5 C-C伸缩振动在拉曼光谱中是强谱带。
6 醇和烷烃的拉曼光谱是相似的:I. C-O键与C-C键的力常数或键的强度没有很大差别。
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