拉曼光谱仪的主要应用有哪些？

拉曼光谱在有机化学中主要用作结构鉴定和分子相互作用的手段。它补充了红外光谱，可以识别特殊的结构特征或特征组。拉曼位移的大小和强度以及拉曼峰的形状是识别化学键和官能团的重要依据。基于偏振特性，拉曼光谱也可以作为判断分子异构体的依据。在无机化合物中，金属离子与配体之间的价键往往具有拉曼活性，因此拉曼光谱可以提供配位化合物的组成、结构和稳定性的信息。此外，许多无机化合物具有不同的晶体结构，它们具有不同的拉曼活性，因此拉曼光谱可以用来确定和鉴定红外光谱不能完成的无机化合物的晶体结构。

在催化化学中，拉曼光谱可以提供催化剂本身和表面物种的结构信息，还可以实时研究催化剂的制备过程。同时，激光拉曼光谱是研究电极/溶液界面结构和性质的重要方法，可以在分子水平上深入研究电化学界面结构、吸附和反应等基本问题，并应用于电催化、腐蚀和电镀等领域。

2.拉曼光谱在高分子材料中的应用

拉曼光谱可以提供许多关于聚合物材料结构的重要信息。例如分子结构和组成、立构规整性、结晶和归宿、分子相互作用以及表面和界面的结构。聚合物材料的立体化学纯度可以通过拉曼峰的宽度来表征。例如，具有随机位置或混合头对头和头对尾结构的样品具有弱且宽的拉曼峰，而高度有序的样品具有强且尖的拉曼峰。研究内容包括:

(1)化学结构和立体选择性的判断:聚合物中的C = C，C-C，S-S，C-S，N-N对拉曼光谱非常敏感，常用于研究聚合物的化学组成和结构。

(2)成分的定量分析:拉曼散射强度与聚合物的浓度呈线性关系，给聚合物成分的分析带来了方便。

(3)结晶相和非晶相的表征，以及聚合物结晶过程和结晶度的监测。

(4)动态过程研究:伴随聚合、裂解、水解、结晶等聚合物反应的动态过程。相应拉曼光谱的某些特征谱带的强度会发生变化。

(5)聚合物取向的研究:聚合物链的各向异性必然导致光散射的各向异性，通过测量分子的拉曼谱带去偏振比可以获得关于分子构型或构象的重要信息。

(6)聚合物* * *混合物的相容性和分子间相互作用的研究。

(7)复合材料应力松弛和应变过程的监测。

(8)聚合过程和聚合物固化过程的监控。

3.拉曼光谱技术在材料科学研究中的应用。

拉曼光谱是材料科学中研究材料结构的有力工具，可以在相组成界面、晶界等课题上做很多工作。包括:

(1)薄膜结构材料的拉曼研究:拉曼光谱已经成为检测和鉴定CVD(化学气相沉积)制备的薄膜的手段。拉曼可以研究单晶硅、多晶硅、微米和非晶硅的结构以及硼非晶硅、氢化非晶硅、金刚石和类金刚石碳等层状薄膜的结构。

(2)超晶格材料的研究:通过测量超晶格中应变层的拉曼频移可以计算出应变层的应力，根据拉曼峰的对称性可以知道晶格的完整性。

(3)半导体材料的研究:拉曼光谱可以测量离子注入后半导体的损伤分布，可以测量半磁性半导体的成分、外延层的质量和外延层混合物的组分载流子浓度。

(4)耐高温材料相结构的拉曼研究。

(5)所有碳分子的拉曼研究。

(6)纳米材料的量子尺寸效应研究。

4.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，光谱很简单，拉曼光谱可以研究生物大分子在自然状态和活性状态附近的结构和变化。

生物大分子的拉曼光谱可以同时获得很多有价值的信息:

(1)蛋白质的二级结构:α螺旋、β折叠、随机卷曲和β旋转。

(2)蛋白质主链结构:酰胺ⅰ、ⅲ、C-C、C-N伸缩振动。

(3)蛋白质的侧链图像:苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的侧链，后两者的图像和存在形式随其所处的微环境而变化。

(4)对结构变化敏感的羧基、巯基、S-S和C-S的结构变化。

(5)生物膜中脂肪酸烃链的旋转异构化。

(6)DNA的分子结构和DNA与其他分子的相互作用。

(7)研究脂质和生物膜的相互作用、结构和组成。

(8)为生物膜中蛋白质和脂质之间的相互作用提供重要信息。

5.拉曼光谱在中草药研究中的应用。

各种中草药由于化学成分不同，体现出拉曼光谱的差异。拉曼光谱在中草药研究中的应用包括:

(1)中草药的化学成分分析

高效薄层色谱法能有效分离中草药，但无法获得各组分化合物的结构信息。表面增强拉曼光谱(SERS)具有峰形窄、灵敏度高、选择性好等优点，可用于高灵敏度检测中草药的化学成分。薄层色谱分离技术与SERS指纹图谱鉴定相结合，是一种利用薄层色谱原位分析中草药成分的新方法。

(2)中药材的无损鉴定

由于拉曼光谱分析不需要破坏样品，因此可用于中药材样品的无损鉴定，这对于珍稀中药材的研究尤为重要。

(3)中草药稳定性的研究。

利用拉曼光谱动态跟踪中药材的变质过程，对预测中药材的稳定性和监控中药材的质量具有直接的指导作用。

(4)中药优化

对于中草药、中成药、复方等复杂的混合物体系，无需任何成分分离提取，直接与细菌、细胞相互作用。拉曼光谱用于采集细菌和细胞的光谱，观察细菌和细胞的损伤程度，研究其药理作用，优化中草药、中成药和方剂。

6.拉曼光谱在宝石研究中的应用。

拉曼光谱已成功应用于宝石学研究和宝石鉴定。拉曼光谱可以准确识别宝石中的包裹体，提供宝石的产地和来源信息，有效、快速、无损、准确地识别宝石的种类——天然宝石、合成宝石和优化宝石。

(1)拉曼光谱在宝石包裹体研究中的应用

拉曼光谱可用于定性和定量检测宝石包裹体的化学成分。利用拉曼光谱研究矿物中包裹体的特征，可以获得宝石矿物的起源和产地信息。

(2)拉曼光谱在宝石鉴定中的应用。

拉曼光谱测得的微区可达1-2um，在宝石鉴定中优势明显。它可以检测宝石中极其微小的杂质、显微包裹体和人工掺杂物，能够满足无损快速鉴定宝石的要求。

此外，拉曼显微镜的confoal可以在不损坏样品的情况下检测不同深度的样品，同时完全消除其他深度样品的干扰信息，从而获得不同深度样品的真实信息，这在分析多层材料时非常有用。* * *共焦拉曼光谱技术具有良好的空间分辨率，因此我们可以获得物种分子的变化、相应的物种分布以及物种分子在界面不同区域的吸附取向。