Рамановское рассеяние спектры

Рис. 6.8. Спектр рамановского рассеяния наноструктурного Si 1 — исходный (после ИПД, эксперимент) 2 — расчет 3 — отожженный при 1000 С (эксперимент) 4 — расчет 5 — монокристалл (эксперимент)

Рамановская спектроскопия основана на исследовании спектров рассеяния света. При столкновении фотона с молекулой может иметь место упругое соударение, при котором фотон не теряет энергию, но изменяет направление своего движения. Такое рассеяние известно под названием рэлеевского и лежит в основе метода определения молекулярных весов соединений. Соударения могут быть также иеупругими они характеризуются тем, что энергия молекулы и фотона изменяется. Поскольку эти изменения носят квантовый характер и определяются колебательными и вращательными уровнями молекулы, анализ спектра рассеянного света (спектра Рамана) дает почти ту же информацию, что и обычный инфракрасный спектр. Необходимо, однако, помнить один момент правила отбора в этих двух случаях различаются. В инфракрасной спектроскопии разрешены одни переходы, в раман-спектро-скопии — другие. Таким образом, имеет смысл снять и тот и другой спектр исследуемого образца. До недавнего времени раман-спектроско-пия находила весьма ограниченное применение из-за малой интенсивности рассеянного света. Однако использование для возбуждения лазеров существенно повысило ценность указанного метода [16—20]. В качестве примера на рис. 13-4,5 приведен раман-спектр 1-метилурацила. Заметим, что интенсивность полосы амид II (относительно полосы амид I) в раман-спектре значительно меньше, чем в инфракрасном спектре поглощения. Особый интерес представляет резонансная раман-спектроскопия [19—21], где используется лазерный пучок с длиной волны, соответствующей длине волны электронного перехода. Рассеяние света при этом часто существенно усиливается на частотах, которые отличаются от частоты лазера на частоту рамановского рассеяния, происходящего на группах хромофора или на группах молекулы, соседствующей с хромофором. Несмотря на определенные экспериментальные трудности, указанный метод позволяет изучать структурные особенности какого-либо конкретного участка макромолекулы. [c.13]

Для решетки типа алмаза (пространственная группа О н) должно быть лишь одно, трижды вырожденное, фундаментальное колебание, активное в спектрах комбинационного рассеяния. Частота этого колебания для алмаза равна 1332 см (рамановская частота) и соответствует максимально возможной энергии фонона алмазной решетки. Отсутствие статического дипольного момента 412 [c.412]

Оптические методы исследования дают относительно ограниченную информацию о спектре колебаний решётки. Так, высоко прецизионные рамановские измерения первого порядка позволяют изучать только оптические фононы вблизи центра зоны Бриллюэна. А такие методы, как инфракрасное поглощение, фотолюминесценция или рамановское рассеяние второго порядка являются косвенными и неточными измерениями энергий и ширин фононов в симметричных точках зоны Бриллюэна. Неупругое рассеяние нейтронов потенциально может дать полную информацию о колебательном спектре кристалла. Но пока ещё слабое экспериментальное разрешение этого метода не позволяет широко использовать его для исследований изотопических эффектов. Однако в случае сильного изотопического беспорядка современные установки позволяют получить количественную информацию. Так, недавно влияние изотопического беспорядка на энергии и ширины линий фононов в Ge было предметом исследований в работах [112, 113]. Такие измерения представляются особо интересными с академической точки зрения, поскольку позволяют сделать простую проверку теоретических моделей, широко используемых для описания разупорядоченных систем, таких, например, как приближение когерентного потенциала. [c.74]

На практике изучают спектры поглощения электромагнитного излучения с частотами, близкими к частотам колебаний атомов, — инфракрасный (ИК) диапазон (10—10000 сМ ), спектры неупругого (с рождением или уничтожением фонона) рассеяния электромагнитного излучения видимого или ультрафиолетового (УФ) диапазона (комбинационное, или рамановское, рассеяние), рентгеновского излучения или тепловых нейтронов. Инфракрасная спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния (КР) позволяют достичь максимального разрешения по энергиям, но из-за малого волнового числа первичного излучения дают информацию (если пренебречь многофононными эффектами, имеющими весьма малую интенсивность) только о колебательных состояниях вблизи центра зоны Бриллюэна (оптическим модам при квазиимпульсе, равном нулю). Кроме этого ограничения в обоих методах существуют правила отбора по симметрии ё спектрах поглощения (ИК спектрах) наблюдаются колебательные моды, характеризующиеся изменением дипольного момента, а в спектрах КР — колебания, при которых изменяется квадрупольный момент. Таким образом, эти две методики дополняют друг друга, и для получения более полной информации о колебательном спектре изучаемого вещества желательно иметь оба спектра. В то же время часть колебаний оказывается неактивной ни в ИК спектрах, ни в спектрах КР (так называемые немые моды). Применение для исследования колебательной структуры твердых тел неупругого рассеяния нейтронов лишено всех упомянутых выше ограничений, но в значительной степени ограничено существенно меньшим разрешением и необходимостью много большего количества вещества для проведения эксперимента. Так, спектры неупругого рассеяния нейтронов на различные углы позволяют, в принципе, определить дисперсионные кривые для всех колебательных мод. Однако низкое разрешение приводит к тому, что подобный анализ возможен лишь для относительно простых систем, а в большинстве случаев возможно рассмотрение только усредненного по всей зоне Бриллюэна суммарного спектра всех колебательных мод. [c.272]

Исследования показали, что в исходном монокристалле 81 спектр рамановского рассеяния имел вид симметричного пика с положением максимума пика при 521 см и с шириной пика на половине высоты равной 5,0см (рис. 6.8) [75]. В то же время в наноструктурном 81 по сравнению со спектром исходного монокристалла бы- [c.233]

Падающее излучение создается обычно интенсивным монохроматическим источником света в видимой или близкой ультрафиолетовой области (например, линии 435,8 или 253,7 нм спектра ртути). Излучение, рассеянное под Прямым углом к падающему свету, направляется в спектрограф, обладающий высоким разрещением. Если образец обладает рамановской активностью , результирующая спектрограмма состоит из исключительно интенсивной линии, соответствующей частоте падающего света (рэлеевское рассеяние), и очень близко расположенных к ней других линий. Со стороны меньшей частоты находятся более интенсивные линии, которые называются стоксовыми линиями. Относительно слабые линии, соответствующие более высокой частоте, называются, антистоксовыми линиями. [c.161]

Известным примером этого явления служит рамановский спектр двуокиси углерода. Хотя СО2 имеет только одну основную частоту, активную в спектре комбинационного рассеяния, VI (рис. 2.13, а), ее спектр содержит две сильные линии приблизительно равной интенсивности при 1285 и 1388 слг . Объяснение состоит в том, что основная частота почти совпадает с обертоном деформационного колебания V2, которое можно ожидать при 2 X 667 = 1334 если пренебречь ангармоничностью и другими поправками. Вследствие смешения оба уровня в сочетании с основным состоянием дают рамановские полосы равной интенсивности, тогда как без смешения ожидалась бы одна сильная полоса (основная) и одна слабая полоса (обертон). Расчет показывает, что без резонанса основная полоса наблюдалась бы при 1345 слг . [c.50]

Рассеяние электромагнитного излучения веществом (рис. 37.2, в) может происходить как без изменения (упругое, или рэлеевское рассеяние - по имени английского физика Дж. У. Рэлея), так и с изменением его энергии (неупругое, или комбинационное). Во втором случае энергия квантов рассеянного излучения представляет собой сумму или разность энергий квантов падающего излучения и энергий переходов между различными состояниями вещества. Таким образом, спектр комбинационного рассеяния (или рамановский спектр - по имени индийского физика Ч. В. Рамана) содержит информацию о разностях энергий возможных состояний вещества. [c.464]

Рис. 145. Влияние ширины щели на спектры испускания флуоресценции и рамановского рассеяния [73].

Для всех не полностью замещенных алифатических соединений характерна, например, рамановская линия с частотой около 2924 сж Линия, близкая к 1700 см , неизменно обнаруживается в спектрах комбинационного рассеяния кислот, альдегидов, кетонов, хлорзамещенных кислот и сложных эфиров и, естественно, связывается с присутствием карбонильной группы > С=0. Пределы изменения частоты, обусловленной карбонильной группой в различных сложных эфирах, видны из данных табл. 19 [45]. Такого рода изменения хотя и несомненны, но малы. Некоторые характерные линии спектра комбинационного рассеяния, которые можно приписать парам атомов в много- [c.432]

Совершенство кристаллической структуры выращенных пленок контролируют, снимая спектры комбинационного рассеяния (Рамановские спектры). Типичный такой спектр приведен на рис. 6. Для кристаллического алмаза характерен узкий пик при частоте 1 332 м , обусловленный рассеянием первого порядка на кристаллической решетке. Уширение пика указывает на ухудшение [c.18]

Спектры комбинационного рассеяния позволяют получить примерно такую же информацию о структуре молекулы, как инфракрасные спектры. Некоторым группам соответствуют только рамановские линии, другим — только полосы инфракрасного поглощения- Таким образом, эти два спектра могут взаимно дополнять друг друга поскольку частоты комбинационного рассеяния меньше подвержены влиянию структурных изменений в более удаленных частях молекул, эти спектральные полосы можно связать с определенными группами атомов с большей вероятностью. [c.259]

Raman shift спектр, смещение частоты при комбинационном рассеянии света комбинационная частота ра-мановское смещение рамановская частота. [c.575]

Несмотря на эти недостатки, спектроскопию КР применяли для исследования некоторых систем металл — лиганд [12—15], а также для изучения взаимодействия комплексов платины (II) с такими основаниями, как цитидин и уридин [16]. Проблема низкой интенсивности спектров КР может быть решена использованием спектроскопии резонансного комбинационного рассеяния. В ней частота рамановского возбуждения соответствует частоте полосы электронного спектра поглощения лиганда или комплекса. Впервые этот метод применили для исследования взаимодействия тетрацианэтилена с органическими электронодонорными соединениями. Полученные константы устойчивости, несмотря на сравнительно низкую воспроизводимость, хорошо согласуются с величинами, определенными другими методами [17]. В связи со снижением общей интенсивности из-за поглощения излучения образующимся комплексом в качестве внутреннего стандарта использовали полосу растворителя. [c.148]

В качестве общего вывода можно сказать, что молекула не имеет существенных свойств симметрии, если всем ее полосам поглощения в ИК-спектре соответствуют линии в спектре комбинационного рассеяния. Для иллюстрации этих эффектов на рис. 2-6 и 2-7 приведены ИК- и Раман-спектры тетрахлорэтилена и циклогексена. Поглощение, обусловленное валентным колебанием двойной связи в тетрахлорэтилене (1570 см ), сильно проявляется в Раман-спектре и отсутствует в инфракрасном, тогда как поглощение, обусловленное менее симметричной двойной связью циклогексена (1658 см ), слабо проявляется в ИК-спектре и несколько сильнее — в рамановском. [c.44]

Рамановских спектров, рассеяния нейтронов, теплоемкости [c.124]

Инфракрасных и рамановских спектров, рассеяния нейтронов, теплоемкости [c.124]

Оптические свойства полупроводников. Выше, в 1.2, было показано, что методы ИПД могут быть использованы для получения наноструктур не только в чистых металлах и сплавах, но и в полупроводниковых материалах, широко используемых в электронной технике. В последние годы значительный интерес вызвали оптические свойства наноструктурных 81 и Се, в которых наблюдалось люминесцентное свечение в видимой области спектра. Эти эффекты были обнаружены в пористом Si, полученном химическим травлением [396, 397], в образцах 81, полученных электронно-лучевым распылением [398], и в нанокристаллах Се, полученным магнетронным распылением [399]. Вместе с тем в этих работах исследованные образцы были в виде пористого материала или тонких пленок. В этой связи интерес представляет исследование спектров рамановского рассеяния и фотолюминес- [c.232]

В исходном монокристалле Се спектр рамановского рассеяния имел вид симметричного пика с максимумом при 301 см (и шириной пика на половине высоты равной 5,1 см (рис. 6.9). В наноструктурном Се наблюдались аналогичные изменения в форме профиля пика рамановского рассеяния после ИПД было выявлено уменьшение интенсивности пика, увеличение его ширины на половине высоты пика до 14см асимметрия пика и его сдвиг в низкочастотную область [74]. [c.234]

Как можно видеть из рис. 9.2-2, колебательные переходы непосредственно возбуждаются ИК-излучением, при этом время жизни возбужденных состояний примерно 10 с. В случае рамановского эффекта (т. е. комбинационного рассеяния) молекула в результате рассеяния фотона переходит в короткожи-вущее виртуальное состояние и возвращается либо в исходное, либо в более низшее или высшее состояние спустя 10 с. Эти взаимодействия приводят в результате к появлению вышеописанных рэлеевских, стоксовых и антистоксовых линий в спектре. [c.167]

Спектры ИК и комбинационного рассеяния. Колебательные спектры регистрируют в форме инфракрасных спектров (ИК-спектров) или спектров комбинациспного рассеяния (спектров КР, рамановских спектров). [c.285]

Таким образом, рамановская полоса настолько уже полосы флуоресценции бисульфата хинина, что ее легко идентифицировать, используя узкие щели. Однако, если попытаться повысить чувствительность прибора увеличением щелей анализирующего монохроматора (для того чтобы записать спектры очень разбавленных растворов), рамановская полоса, по-видимому, значительно расширится, и ее можно принять за часть полосы бисульфата хинина (ср. кривые Л и на рис. 145). Величину рассмотренных помех можно скорректировать, измеряя испускание чистого растворителя. То, что широкая полоса на кривой Б (рис. 145) обусловлена именно рамановским рассеянием, можно подтвердить, возбуждая тот же спектр флуоресценции светом более короткой длины волны возбуждения положение полосы флуоресценции бисульфата хинина не изменится, а дополнительная полоса сдвинется в коротковолновую сторону так, что ее расстояние (в шкале волновых чисел) от линии возбуждающего света останется прежним. Помехи, усиливаются, если спектр флуоресценции имеет колебательную структуру. Например, в спектре, приведенном на рис. 147, полоса комбина-нионцого рассе ния знэчцтельно искал<ает спектр испускания [c.393]

Значительно более разнообразны методы второй группы, использующие эхо-сигнал на смещенной длине волны спонтанное комбинационное рассеяние (СКР), рамановская спектроскопия комбинационного рассеяния (РСКР), когерентная антистоксова рамановская спектроскопия (КАРС), оптоакустические методы лазерной спектроскопии. Среди прочих методов лазерная флуориметрия выделяется простотой реализации, высокой чувствительностью, однако обладает слабой селективностью. Улучшение селективности потребовало создания ряда модификаций флуориметрии методов синхронной флуориметрии, метода ТЬ8-диаграмм, метода на основе эффекта Шпольского и др., а также интенсивного развития численных методов обработки спектров флуоресценции многокомпонентных органических смесей. Еще одним решением проблемы многокомпонентного флуоресцентного анализа является использование кинетической спектроскопии. [c.165]

Необходимые для расчета силовых констант исходные данные могут быть найдены также из спектров комбинационного рассеяния (иначе называемых рамановскими спектрами). Если какое-либо вещество осветить лучами определенной длины волны (обычно используется лазерный луч или ртутная кварцевая лампа, из спектра которой с помощью светофильтра выделяют интенсивную синюю линию с Х = 4358 А), то в рассеянном этим веществом свете обнаруживаются не только лучи с исходным волновым числом (шо), но также близлежащие сравнительно слабые линии, отвечающие волновым числам uq ui, (uq Wj и т. д. Величины отклонений от исходного (Во (т. е. Wi, u2 и т. д.) хорошо согласуются с волновыми числами, определяемыми из колебательного спектра (совпадая с ними или дополняя их). Обусловлено это соответствие самим происхождением линий спектра комбинационного рассеяния в результате изредка наступающего комбинированля (вычитания или сложе- [c.100]

Фактор-групповой анализ предсказывает для решетки алмаза (пространственная группа 0 ) одно трижды вырожденное колебание, активное в спектрах комбинацпо п ого рассеяния (КР), с частотой, соответствующей волновому числу 1332 см (рамановская частота, отвечающая максимально возможной энерг11И фонона алмазной решетки [33 ]). [c.112]

Рамановская спектроскопия. Экспериментальные спектры комбинационного рассеяния света (КР) некоторых индивидуальных гомологов н-парафинов получены Т Н. Мороз (Институт геологии и геофизики СО РАН, Новосибирск). Они изучены при комнатной температуре в диапазоне 1400-1500 сл/ спектрометр Ramanor U1000, Аг+514/5 нл<. [c.120]

К ОМ бЙ АЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ СПЕКТРОСКОПИЯ (Рамановская спектроскопия), раздел оптич. спектроскопии, изучающий рассеяние монохроматич. света, к-рое сопровождается изменением его частоты. Комбинац. рассеяние (КР) происходит в результате неупругого соударения фотона с молекулой. При этом часть энергии фотона может уйти на возбуждение молекулы, к-рая переходит ва более высокий колебат. или вращат. уровень. Тогда энергия рассеянного света будет меньше энергии падающего света на величину энергии перехода. В спектре рассеянного света, кроме линии источника с волновым числом Vo, появляются линии с волновыми числами щ < V (стоксовы линии). Энергия перехода характеризуется разностью Д7/ = vo — V/. Если молекула находилась в возбужденном состоянии, то при соударении с фотоном она может отдать ему свок зиер- [c.267]

Несмотря на то что изменения длины волны при комбинационном рассеянии света соответствуют поглощению или излучению в инфракрасной области, инфракрасные и рамановские спектры не всегда оказываются идентичными. Так, часто при сравнении инфракрасных и рамановских спектров может быть получена ценная информация относительно симметрии молекул. Причина заключается в том, что электрически симметричная связь (т. е. связь, не имеющая дипольного момента) не поглощает в инфракрасной области. Например, симметричные двухатомные молекулы, подобные Нг и О2, всегда электрически симметрхгчны и не дают поглощения в инфракрасной области. Однако при комбинационном рассеянии происходит возбуждение симметричных колебаний. В такой молекуле, как этилен СН2=СН2, [c.43]

Колебательный спектр льда I. Колебания кристаллов льда могут быть исследованы с помощью различных видов излучения или частиц, которые обмениваются энергией с кристаллом, Поэтому электромагнитное излучение в области инфракрасной и рамаиовской сиектроскоиии широко используется для этих целей. В последнее время другие методы, такие, как рассеяние холодных нейтронов и анализ кривых теплоемкости, позволили получить некоторую информацию о колебаниях во льду, ио инфракрасная и рамановская спектроскопия остаются наиболее плодотворными методами. [c.123]

М. Ф. Вуксс и В. А. Иоффе получали рама-новские спектры рассеяния бинарных силикатных стекол, главным образам натриевых и свинцовых силикатов. Каждый компонент стекла имеет собствённый рамановский спектр, отличный от Раман-спектра кварца. При изменении содержания кремнезема наблюдался сдвиг линий, сопровождающийся изменением их интенсивности. Наиболее постоянными оказались линии для состава с отношением окиси натрия к кремнезему, близким к 1 2. Характерные различия между тяжелыми атомами свинца и легкими атома1ми натрия выражаются в длине волн рамановских линий по сравнению с длиной волны линии ртути. [c.181]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология