Nagyfeloldású Mikroszkópia Dr. Szabó István 12. Raman spektroszkópia TÁMOP C-12/1/KONV projekt „Ágazati felkészítés a hazai ELI projekttel összefüggő képzési és K+F feladatokra"

12. Raman spektroszkópia Elmélet – A Raman spekroszkópia alapjai – Felületi plazmon rezonancia – Mikroszkópiás alkalmazások Gyakorlat – Spektroszkópiás vizsgálati módszerek Segédanyagok

A Raman spekroszkópia alapjai

Raman spektroszkópia A molekulák rezgési spektrumának vizsgálata – Infravörös frekvencia tartományok - emissziós, abszorpciós spektrum (dipólmonentum válltozás) Raman spektroszkópia (polarizálhatóság változás) – Gerjesztés nagy intenzitású nyalábbal – Fényszórás foton emisszió vagy abszorpció kíséretében – Rugalmas szórás: Rayleigh (abszorpció- reemisszió) – Rugalmatlan szórás Stokes szórás (energia csökkedés) Anti Stokes szórás (energia növekedés)

A Raman Spektrum információi Molekula-rezgés normál modusainak feltérképezése Kémiai kötések, kötéserősség módosulása Lokális környezeti hatások Atomtömeg Szerkezet Gerjesztő nyaláb tulajdonságai

Szórás értelmezése Klasszikus kép: A polarizálhatóság változik a molekula rezgése során, az indukált momentum modulálódik a rezgési frekvenciával: Rayleight, anti-Stockes, Stockes Rezonáns Raman: A gerjesztő frekvencia egy valódi átmenet közelében van: intenzitás nő!

FTIR Fourier Transzformált Raman spectroszkópia A különböző hullámhosszúságú fényhullámok eltérő távolságnál erősödnek fel egy interferomentriás mérés során. A detektált spektrum a frekvencia függés Fourier transzformáltja A kiértékelés során egy inverz FFT-t számítógépes elvégzésére van szükség.

Felületi plazmon rezonancia

Kollektív elektron gerjesztés, plazmon Nanométer méretskála Rezonancia szórás – Arany nanorészecskék színe Lokális EM-tér – Felületi aranyréteg – Arany nanorészecskék – Lyuk – felületi plazmon csatolás

Gyengített teljes reflexiós ATR A felület közeli evalescens tér használata a felületi érzékenység növelésére Evaleszens tér a kisebb törésmutatójú közeben A teljes visszaverődés határszöge alatti beesés Energia áramlás a felület mentén

Felület erősített RAMAN: SERS Ag felületi réteg – A felületen absorbált molekulák RAMAN spektruma nagyságrenddekkel intenzívebb Felületi plazmon erősített lokális gerjesztő tér – Abszorpciós és emissziós intenzitás növekedés

Mikroszkópiás alkalmazások

Felületi plazmon rezonancia Optikai mikroszkópia – Fluoreszcens molekulák lokális gerjesztése – Lokális detektálás, a felületre tapadó molekulák érzékelésével Kísérleti elrendezés – Teljes visszaverődései feltételű megvilágítás – Felületi nanoréteg – Szögfüggő intenzitás mérés – Világitási szög változtatása

SPM és a Raman spektronszkópia A tű közelében, a tű hatására fellépő lokális plazmon tér alkalmazása Raman-spektrum felvétele a tű mozgatásával A SNOM kapillárisán keresztűl bevezetett megvilágítást alkalmazó Ramans spektronszkópia A SNOM kapilláris alkalmazása a RAMAN szórt spektrum detektálására

Spektroszkópiás vizsgálati módszerek Gyakorlati feladatok

Raman-spektrum felvétele Raman spektroszkópiás vizsgálatok Raman spektrum felvétele Raman spektrum kiértékelése Szén nanocsövek és grafén szerkezetek Raman lokális Raman spektrumának értelmezése

Ellenőrző kérdések

1.Mi a Stokes és az anti-Stokes vonal? 2.Mi a kapcsolat az infravörös spektrumok és a RAMAN spektrum között? 3.Milyen infromációkat hordoz a RAMAN spektrum? 4.Mi a hatása a rezonáns abszorpciónak a RAMAN spektrumra? 5.Hogy épül fel az FTIR spektroszkóp? 6.Mi a felületi plazmon rezonancia? 7.Milyen módon növelni meg a RAMAN spektroszkópia térbeli felbontását az ATR? 8.Mi a szerepe a fémrétegnek a SERS spektroszkópiában? 9.Hogy alkalmazható a felületi plazmon rezonancia az optikai mikroszkópiában? 10.Hogy biztosítható az atomi szintű lokalizáció a RAMAN spektrum felvétele során?

Kiegészítő olvasmányok Chemical mapping with nanometer resolution – spectroscopy-stm-chemical-molecules.html spectroscopy-stm-chemical-molecules.html

Programok GWYDDION SPM kép megjelenítő és manipuláló program –

Nagyfeloldású Mikroszkópia Dr. Szabó István KÖSZÖNÖM A FIGYELMET ! TÁMOP C-12/1/KONV projekt „Ágazati felkészítés a hazai ELI projekttel összefüggő képzési és K+F feladatokra"