Raman spektroszkópia hn0 hn0 hn0 hn0 hn0 hn0 hnS hnAS Rayleigh-szóródás Stokes-szóródás anti-Stokes-szóródás

Raman spektroszkópia Klasszikus leírás: mI: indukált dipól a: polarizálhatóság tenzor E: külső elektromos tér külső tér periodikus (EM sugárzás) polarizálhatóság tenzor változik a rezgésekkel, molekula forgásával: anti-Stokes Stokes

Raman spektroszkópia

Raman spektroszkópia

Polarizációs Raman spektroszkópia Raman depolarizációs-hányad: rl=I(zy) / I(zz)

Rezonancia Raman Spektroszkópia I~I0*(n0±nk)4

Rezonancia Raman Spektroszkópia

Rezonancia Raman Spektroszkópia

Felülettel erősített Raman-szóródás Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) Fleischman és Van Duyne 1970-es évek: Ag-elektródok felületének vizsgálata Fém: leggyakrabban Ag Töltésátviteli komplexek http://www.deltanu.com/newsletters/nwsltr1103.htm

Felülettel erősített Raman-szóródás Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) http://www.deltanu.com/newsletters/nwsltr1103.htm

(Rezgési) Raman Optikai Aktivitás (Vibrational) Raman Optical Activity (ROA) http://www.chem.gla.ac.uk/~laurence/ROAHome.htm

(Rezgési) Raman Optikai Aktivitás (Vibrational) Raman Optical Activity (ROA) http://www.chem.gla.ac.uk/~laurence/ROAHome.htm L. Hecht, L. D. Barron, E. W. Blanch, A. F. Bell and L. A. Day (1999). J. Raman Spectrosc. 30, 815-825

Raman mikroszkóp http://pubs.acs.org/hotartcl/ac/98/feb/raman.html

Raman mikroszkóp http://pubs.acs.org/hotartcl/ac/98/feb/raman.html

Nemlineáris Raman technikák Korábban már szerepelt: frekvenciakonevrzió, többfotonos gerjesztés (pl. REMPI) Pl. a másodrendű nemlineáris polarizáció hatása: Gázfázisú nemlineáris spektroszkópiában általában a harmadrendű tag játszik szerepet. Első alkalmazások: Kaiser és Garrett, 1961: kétfotonos abszorbció Ng és Woodbury, 1962: stimulált Raman-szórás Bloembergen és Schawlow: Nobel-díj 1981

Nemlineáris Raman technikák Hiper-Rayleigh- és hiper-Raman-szórás hn0 hn0 2hn0 hn0 2hn0 hn0 hn0 hn0 hn0 hn0 hnHS hnHAS hiper-Rayleigh-szóródás hiper-Stokes-szóródás hiper-anti-Stokes-szóródás 5-7 nagyságrenddel kisebb jel, alacsonyabb háttérzaj, más kiválasztási szabályok, mint a (hagyományos) Raman spektroszkópiában

Nemlineáris Raman technikák Stimulált (kényszerített) Raman Spektroszkópia (SRS) Hatás: Stokes vonalak/próba („stimuláló”) lézer (ha van) intenzitásának növekedése gerjesztett állapot populációjának növekedése anti-Stokes vonalak intenzitásának növekedése hn0 hnS hnS Impulzus megmaradás: kAS=2kL-kS k=2pn/c’ kAS kS hnS kL kL Korábban már szerepelt: ionizációval detektált (ID) SR(L/G)S (lásd: REMPI és ZEKE technikáknál)

Nemlineáris Raman technikák Stimulált (kényszerített) Raman Spektroszkópia (SRS) és összegfrekvencia-keltési spektroszkópia

Nemlineáris Raman technikák Fotoakusztikus (kényszerített) Raman Spektroszkópia (PARS)

Nemlineáris Raman technikák Inverz Raman spektroszkópia (IRS) hnAS hn0 hnS hn0

Nemlineáris Raman technikák Koherens anti-Stokes Raman-szóródás (Coherent anti-Stokes Raman Scattering, CARS) Fizikai alapelv: négyszínkeverés Impulzus megmaradás miatt a kilépő fotonoknak irányultságuk van ↓ Hatékony detektálás Két lézer fókuszálása adott szögben ↓ Kis térfogatelemek vizsgálata, kicsi Doppler kiszélesedés Hasonlóan: Koherens Stokes Raman-szóródás (CSRS)

Nemlineáris Raman technikák CARS

Nemlineáris Raman technikák CARS

Nemlineáris Raman technikák CARS

Nemlineáris Raman technikák Raman-szórás által indukált Kerr-effektus (Raman Induced Kerr Effect, RIKE) Fizikai alapelv: erős tér EM (=lézer sugárzás) hatására kettőstörés mértékének változása az EM tér intenzitásának függvényében Polarizátor Minta M. D. Levenson and J. J. Song, “Coherent Raman Spectroscopy,” in Coherent Nonlinear Optics, ed. by M. S. feld and V. S. Letokhov, (Springer-Verlag, Berlin, 1980) pp. 293-373

Nemlineáris Raman technikák Főbb nemlineáris Raman technikák összefoglalva:

Lézerek tömegspektrometriai alkalmazása / minta „bepárologtatása” Ionizálás, detektálás: alapvetően REMPI-TOF technika (lásd korábban) Mintabevitel: MÁS SPEKTROSZKÓPIAI TECHNIKÁKNÁL is Mátrixszal segített lézer deszorpciós ionizáció (Matrix-assisted desrption ionization, MALDI)

Lézerek tömegspektrometriai alkalmazása / minta „bepárologtatása” MALDI Koichi Tanaka: Nobel-díj 2002 http://nobelprize.org/chemistry/laureates/2002/tanaka-lecture.pdf

Lézerek tömegspektrometriai alkalmazása / minta „bepárologtatása” Lézer mikropróba tömeganalízis (Laser microprobe mass analysis, LAMMA) Lézer indukált tömeganalízis (Laser-induced mass analysis, LIMA) (MALDI-nál nagyobb intenzitású lézersugár)

Lézer párologtatás (laser ablation)

Lézer párologtatás (laser ablation/laser desorption) Piuzzi et al. CPL 2000, 320, 282

Lézer párologtatás (laser ablation) Fullerének, nanocsövek előállítása