Raman spektroskopisi

Raman spektroskopisi, moleküler titreşimleri ölçmek için kullanılan bir spektroskopi yöntemidir.^[1] Bu yöntem, moleküllerin "yapısal parmakizlerini" tanımlamak için çokça kimya laboratuvarlarında kullanılır. Adını Hint fizikçi Chandrasekhara Venkata Raman'dan alır.

Raman spektrumlarındaki enerji seviyelerini gösteren diyagram.

Yöntem, "Raman dağılımı" olarak da bilinen, fotonların esnek olmayan dağılımına dayanır. Kızılötesi veya morötesine yakın, görülebilir lazer gibi tek renkli bir ışık kaynağı kullanılır. Ayrıca X ışınları da kullanılabilir. Işık kaynağı, moleküllerdeki titreşimler, fononlar ve diğer hareketlenmelerle etkileşime geçerek lazer fotonlarında aşağı veya yukarı yönde değişikliklere sebep olur. Bu yön değişimleri, sistemdeki titreşimler hakkında bilgi verir. Kızılötesi spektroskopi de benzer bir yöntem kullanarak benzer bilgiler verir.

Tarihi

Raman ve Krishnan tarafından yayımlanan benzenin Raman spektrumu (1928)^[2]

Işığın esnek olmayan (inelastik) dağılımı 1923'te Avusturyalı fizikçi Adolf Smekal tarafından 1923'te öngörülmüş^[3] olsa da, bu fenomen 1928'e kadar gözlemlenmedi. "Raman etkisi" adını, 1928'de bu etkiyi organik sıvılarda bulan ve K. S. Krishnan ile çalışmış olan kâşiflerinden biri olan C. V. Raman'dan almıştır. Grigory Landsberg ve Leonid Mandelstam de aynı dönemlerde bu etkiyi inorganik kristallerde araştırmıştır.^[1] Raman bu keşfi için 1930'da Nobel Fizik Ödülü'nü aldı. Raman spektrumları ilk kez gazlarda Franco Rasetti tarafından 1929'da gözlemlendi.^[4][5]

Raman kayması

Raman kaymaları genel olarak, enerjiyle ilişik, ters uzunluk birimleri bulunan dalga sayıları ile ölçülür. bir Raman spektrumundaki belirli bir dalga boyunu ve dalga sayısını çevirmek için aşağıdaki formül kullanılır:

${\displaystyle \Delta {\tilde {\nu }}=\left({\frac {1}{\lambda _{0}}}-{\frac {1}{\lambda _{1}}}\right)\ ,}$

Formüldeki Δν̃, dalga sayısındaki Raman kaymasını; λ₀, uyarımların dalga boyunu; λ₁ ise Raman spektrumunun dalga boyunu ifade eder.

Raman spektrumlarında dalga sayıları için sıklıkla tercih edilen birim "ters santimetre"dir (cm⁻¹). Dalgaboyları çoğunlukla nanometre olarak ifade edildiğinden, dönüşüm formülü şöyle gösterilebilir:

${\displaystyle \Delta {\tilde {\nu }}({\text{cm}}^{-1})=\left({\frac {1}{\lambda _{0}({\text{nm}})}}-{\frac {1}{\lambda _{1}({\text{nm}})}}\right)\times {\frac {(10^{7}{\text{nm}})}{({\text{cm}})}}.}$

Kaynakça

1. Gardiner, D.J. (1989). Practical Raman spectroscopy. Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-50254-0.
2. K. S. Krishnan; Raman, C. V. (1928). "The Negative Absorption of Radiation". Nature. 122 (3062). ss. 12-13. Bibcode:1928Natur.122...12R. doi:10.1038/122012b0. ISSN 1476-4687.
3. Smekal, A. (1923). "Zur Quantentheorie der Dispersion". Die Naturwissenschaften. 11 (43). ss. 873-875. Bibcode:1923NW.....11..873S. doi:10.1007/BF01576902.
4. Caltech oral history interview by Judith R. Goodstein, 4 February 1982
5. Battimelli, Giovanni (December 2002). "Obituary: Franco Rasetti". Physics Today. 55 (12). ss. 76-78. Bibcode:2002PhT....55l..76B. doi:10.1063/1.1537927 .