• Skip to main content
  • Skip to secondary menu
  • Zur Hauptsidebar springen

Die Chemie Zeitschrift Österreichs

Das unabhängige Traditionsmagazin

  • Das Magazin
    • Blattgeschichte
    • 120 Jahre
    • Abonnement
    • Mediadaten
    • Online-Archiv
  • Resorts
    • Forschung
    • Foto Freitag
    • Messe
    • Publikation
    • Personalia
    • Bildung
    • Termine
    • News-Archiv 2015
    • News-Archiv 2016
    • News-Archiv 2017
    • News-Archiv 2018
    • News-Archiv 2019
  • Studienführer Chemie
  • Chemie-Lexikon
  • Links
    • L&B
    • labor
    • Kunststoff
  • Welkin Media Verlag
Aktuelle Seite: Startseite / Lexikon / Raman-Spektroskopie

Raman-Spektroskopie

25. Mai 2021 von Lexikon

Die Raman-Spektroskopie ist eine spektroskopische Untersuchung der inelastischen Streuung von Licht an Molekülen oder Festkörpern (Raman-Streuung) und ist nach dem indischen Physiker C. V. Raman benannt. Eingesetzt wird sie u. a. bei der Untersuchung der Materialeigenschaften z. B. von Halbleitern.

Funktionsprinzip

Um bei Molekülen Raman-Spektroskopie anwenden zu können, muss sich die Polarisierbarkeit bei Rotation oder Schwingung des Moleküls ändern. Bei der Raman-Spektroskopie wird die zu untersuchende Materie mit monochromatischem Licht bestrahlt, üblicherweise aus einem Laser. Im Spektrum des an der Probe gestreuten Lichts werden neben der eingestrahlten Frequenz (Rayleigh-Streuung) noch weitere Frequenzen beobachtet. Die Frequenzunterschiede zum eingestrahlten Licht entsprechen den für das Material charakteristischen Energien von Rotations-, Schwingungs-, Phonon- oder Spin-Flip-Prozessen. Aus dem erhaltenen Spektrum lassen sich, ähnlich dem Spektrum der Infrarotspektroskopie, Rückschlüsse auf die untersuchte Substanz ziehen. Die in einem Raman-Spektrum auftretenden Linien werden auch als Stokes-Linien bezeichnet.

Raman-Spektroskopie - FT-Raman Spektrometer "MultiRAM" der JKU Linz | Foto: bmbwf
FT-Raman Spektrometer „MultiRAM“ der JKU Linz | Foto: bmbwf

Der Grund liegt in einer Wechselwirkung des Lichtes mit der Materie, dem sogenannten Raman-Effekt, bei dem Energie vom Licht auf die Materie übertragen wird („Stokes-Seite“ des Spektrums), bzw. Energie von der Materie auf das Licht („Anti-Stokes-Seite“ des Spektrums). Da die Wellenlänge des Lichts, d. h. seine Farbe, von der Energie des Lichtes abhängt, bewirkt dieser Energieübertrag eine Verschiebung der Wellenlänge des gestreuten Lichtes gegenüber dem eingestrahlten Licht, die sogenannte Raman-Verschiebung.

Die erreichbare räumliche Auflösung variiert je nach verwendeter Messapparatur. So lässt sich eine Auflösung von einigen Mikrometern erreichen, wenn man das zur Spektroskopie genutzte Laserlicht mit Hilfe eines Mikroskops fokussiert. Die Auflösung sollte nicht mit dem unten angegebenen Wert für den Streuquerschnitt verwechselt werden, da dieser wiederum einer Reaktionswahrscheinlichkeit entspricht.

Aussagen

Aus dem Spektrum (Frequenz und der zugehörigen Intensität) und der Polarisation des gestreuten Lichtes kann man u. a. folgende Materialeigenschaften erfahren: Kristallinität, Kristallorientierung, Zusammensetzung, Verspannung, Temperatur, Dotierung und Relaxation.

Die Abbildung zeigt ein Raman-Spektrum von Paracetamol. Es demonstriert die hohe Informationsdichte der Spektren. Diese ist Voraussetzung für die zuverlässige Identifikation von chemischen Stoffen oder die Bestimmung der Reinstoff-Konzentrationen in komplexen Mischungen. | Grafik: Fraunhofer IPM
Die Abbildung zeigt ein Raman-Spektrum von Paracetamol. Es demonstriert die hohe Informationsdichte der Spektren. Diese ist Voraussetzung für die zuverlässige Identifikation von chemischen Stoffen oder die Bestimmung der Reinstoff-Konzentrationen in komplexen Mischungen. | Grafik: Fraunhofer IPM

Die Raman-Spektroskopie erlaubt auch Aussagen über wässrige Systeme, die über Infrarot-Spektroskopie schwer zugänglich sind. So sind nicht nur abiotische, sondern auch biotische Systeme der Analyse zugänglich. Es ist prinzipiell sogar möglich, einzelne Spezies von Bakterien mittels Raman-Spektroskopie zu unterscheiden.

Die Raman-Streuung von Molekülen besitzt normalerweise einen sehr kleinen Streuquerschnitt (ca. 10−30 cm2), so dass man eine relativ hohe Konzentration an Molekülen oder eine hohe Laserintensität benötigt, um ein detektierbares Signal zu erhalten. Raman-Spektren einzelner Moleküle sind so nicht möglich.

Vergleicht man das Raman-Spektrum einer thermisch oder mechanisch behandelten Probe mit dem einer gleichwertigen unbehandelten Probe, so lassen sich Aussagen über die entstandenen Eigenspannungen treffen. Dabei führt das Aufkommen von Druckspannung zu einer Verschiebung zu höheren Frequenzen, während eine Verschiebung zu kleineren Frequenzen durch Zugspannung hervorgerufen wird.

Varianten und Weiterentwicklungen

Neben der klassischen Raman-Spektroskopie existieren noch einige Varianten und Weiterentwicklungen. Dazu gehören

  • auf der nichtlinearen Raman-Streuung basierende Verfahren, z. B. die kohärente Anti-Stokes-Raman-Streuung (engl. coherent anti-Stokes Raman scattering, CARS)
  • auf der oberflächenverstärkten Raman-Streuung (engl. surface enhanced Raman scattering, SERS) basierende Verfahren
  • die spitzenverstärkte Raman-Spektroskopie (engl. tip-enhanced Raman spectroscopy, TERS) als Kombination aus SERS und Rasterkraftmikroskopie (engl. atomic force microscopy, AFM).

Mithilfe der oberflächenverstärkten Raman-Streuung wird Raman-Spektroskopie auch an einzelnen Molekülen möglich. Dabei werden die Raman-Signale an den Oberflächen intelligent designter Metallstrukturen um 106 bis 108 verstärkt (gegenüber Signalen ohne metallische Oberfläche), indem dort lokal sehr hohe elektromagnetische Feldstärken auftreten, die zu einem starken Intensitätseintrag führen.

Mithilfe spezieller Spektrometer für eine schnelle Datenerfassung können diese Verfahren auch für „Echtzeit“-Anwendungen eingesetzt werden. Die sogenannte Echtzeit-Raman-Spektroskopie kommt im Bereich der medizinischen In-vivo-Diagnostik zur Anwendung.

Dieser Eintrag basiert auf dem Artikel Reinarum aus der freien Enzyklopädie Wikipedia. Es gilt die GNU-Lizenz für freie Dokumentation. Eine Liste der Autoren ist auf Wikipedia verfügbar.

Kategorie: Lexikon Stichworte: RamanSpektroskopie

Haupt-Sidebar

Die aktuelle Chemie

Newsletter

  • Unser Newsletter-Archiv

Welkin Media News

Aktuelle Nachrichten aus unseren anderen Online-Portalen Lebensmittel-&Biotechnologie und Österreichische Kunststoffzeitschrift.

  • Pestizide auf Früchten in wenigen Minuten nachweisen
    am 28. Juni 2022 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Am schwedischen Karolinska Institutet wurde ein Nanosenor entwickelt, der Pestizide auf Früchten innerhalb weniger Minuten nachweisen kann. Hohe Produktionskosten und eine begrenzte Reproduzierbarkeit haben bisher eine breite Anwendung in der […]

  • PAT Downstream Processing: Kooperation von Merck und Agilent Technologies
    am 23. Juni 2022 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Merck und Agilent Technologies kooperieren bei der Weiterentwicklung von Prozessanalysetechnologien (PAT) für das Downstream Processing. PAT ist ein Schlüsselfaktor für die Echtzeitfreigabe und das Bioprocessing 4.0.und wird von den […]

  • DURAST: Feinpulver aus technischen Kunststoffen
    am 22. Juni 2022 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Die neue Serie der DURAST Pulver aus technischen Kunststoffen von Polyplastics ist mit einer Vielzahl von Verarbeitungsmethoden kompatibel. Die Feinpulver eignen sich, über Spritzgießen und Extrudieren hinaus, für die Kleinserienproduktion […]

  • Vindur CoolMaster DX: Präzisionsklimagerät von Weiss Technik
    am 21. Juni 2022 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Vindur CoolMaster DX von Weiss Klimatechnik ist ein neues, raumbasiertes Präzisionsklimagerät mit energieeffizienter Invertertechnologie. Es ist in drei Baugrößen erhältlich, frei skalierbar und auch in Räumen ohne Außenwand aufstellbar, […]

  • Coperion macht mit innovativer Seitendosierung Kunststoff-Recycling wirtschaftlicher
    am 20. Juni 2022 von Kerstin Sochor (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Mit dem Ziel, das Recycling von leichten, sehr voluminösen Rezyklat-Fasern und -Flakes deutlich wirtschaftlicher und in manchen Fällen überhaupt erst möglich zu machen, hat Coperion eine neue Ausführung seiner Seitendosierung ZS-B entwickelt. […]

  • NYLEO: Hochleistungsfasern auf Nylon 66-Basis
    am 20. Juni 2022 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    DOMO Chemicals hat mit NYLEO eine neue Produktlinie an Hochleistungsfasern auf Nylon 66-Basis auf den Markt gebracht. Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften bietet die Produktlinie ein breites Spektrum an Möglichkeiten für die Verbesserung […]

  • Merck investiert 440 Mio.€ in Irland
    am 17. Juni 2022 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Merck erweitert seine Kapazitäten für die Herstellung von Membranen und Filtrationsprodukten an seinem Standort Cork in Irland. Um rund 440 Mio. Euro werden Produktionskapazitäten für Membranen in Carrigtwohill ausgebaut und eine neue […]

  • BioFuture: modernste Biopharmazeutika-Produktionsanlage
    am 15. Juni 2022 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Novartis hat mit "BioFuture" in Schaftenau (Tirol) die weltweit modernste Produktionsanlage für Biopharmazeutika in Betrieb genommen. Das Gesamtinvestitionsvolumen beläuft sich auf 300 Millionen Euro, insgesamt entstehen rund 180 zusätzliche […]

  • Greiner AG mit Rekordumsatz 2021 von 2,2 Milliarden Euro
    am 15. Juni 2022 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Die österreichische Greiner AG hat mit mehr als 2,2 Milliarden Euro einen Rekordumsatz für das Geschäftsjahr 2021 erzielt. Die sichtbarsten Veränderungen 2021 waren die Veräußerung der Greiner Extrusion sowie die Bündelung der […]

  • 25 Jahre ohne Gentechnik in Österreich
    am 13. Juni 2022 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Anlässlich des 25. Jahrestags "ohne Gentechnik in Österreich“ finden zahlreiche Veranstaltungen rund um Lebensmittel ohne Gentechnik statt. Dabei werden im Juni 2022 die Erfolge des Gentechnik-Volksbegehrens von 1997 sowie der Gründung der ARGE […]

Schlagwörter

ABB Aktuelle Nachrichten über BASF analytica Analytik Analytik Jena Automation Automatisierung Awards B&R Bayer Borealis BR CEM Danfoss Digitalisierung Endress+Hauser Evonik FCIO Festo Finance Forschung Foto Freitag FotoFreitag Hardware Huber Industrie 4.0 Labor LANXESS Lenzing life science Messe Messe München MesseNews Nachhaltigkeit Nano OMV Personalia Polymerforschung Publikation Pumpen Recycling Shimadzu Studium TU Graz Webinar

Kategorien

Copyright © 2022 · WelkinMedia Fachverlag