Rezonanse magnetyczne oraz

wybrane techniki pomiarowe fizyki ciała stałego

Paweł Szroeder

Wykład XIV

•Techniki spektroskopii ramanowskiej•Budowa spektrofotometrów ramanowskich, źródła wzbudzania, detektory•Mikroskopia ramanowska (µR)•Przykłady zastosowań

Kilka uwag

Sir Sandrasekhara Venkata Raman (1888-1970), profesor Uniwersytecie w Kalkucie, nagroda Nobla w 1930 roku za prace nad rozpraszaniem światła i odkrycie zjawiska, które nazwane zostało jego nazwiskiem.

Spektroskopia ramanowska, podobnie jak spektroskopia absorpcyjna w podczerwieni, naleŜy do technik badania widm oscylacyjnych materiałów. MoŜe być stosowana zarówno do gazów, cieczy, jak i ciał stałych.W większości spektrometrów ramanowskich jako źródła wzbudzenia uŜywa się laserów.Technika ta jest komplementarna do spektroskopii w podczerwieni.

Pierwsze zarejestrowane widmo ramanowskie

Rozpraszanie promieniowania przez oscylator w molekule

KaŜdą składową tensora polaryzowalności moŜna przedstawić jako

,...)(0

0 +

∂∂

+= qqij

ijij

ααα

gdzie (αij)0 jest wartością αij w połoŜeniu równowagi jąder.

Periodyczne zmiany współrzędnej normalnej oscylacji moŜna opisać funkcją

.2cos πνQq =

Po wstawieniu do wzoru na tensor polaryzowalności dostaje się

.2cos0

0 tQq

πν

∂∂+= α

αα

Rozpraszanie promieniowania przez oscylator w molekule

Podstawiając do równania na indukowany moment dipolowy

).2cos()2cos()2cos( 000

000 ttQq

tind πνπνπν ⋅

∂∂+= Eα

Eαµ

dostajemy

.2cos 00 tind πναEµ =

Korzystając z zaleŜności

)cos(21

)cos(21

sincos βαβαβα −+−=

otrzymujemy formułe, która opisuje trzy rodzaje promieniowania rozproszonego

].)(2cos[21

])(2cos[21

)2cos(

000

000

000

tQq

tQq

tind

ννπ

ννπ

πν

+

∂∂+

+−

∂∂+

+=

Eα

Eα

Eαµ rozpraszanie Rayleigha

rozpraszanie stokesowskie

rozpraszanie antystokesowskie

NatęŜenie pasm promieniowania rozproszonegoStosunki natęŜeń pasm obliczamy ze wzoru

.~ 42 νindMI

Amplituda indukowanego momentu dipolowego wynosi

00

0 oraz QEq

MEM indind

∂∂== αα

zatem

.)(~

,)(~

,~

40

20

22

0

40

20

22

0

40

20

20

ννα

ννα

να

+

∂∂

−

∂∂

EQq

I

EQq

I

EI

antyst

stokes

rayl

Korzystając z tych zaleŜności moŜna oszacować, Ŝe

.10

)(3

20

22

040

20

40

22

0 −≈

∂∂

≈−

∂∂

=α

α

να

νναQ

qQ

q

I

I

rayl

st

Rozpraszanie ramanowskie

Elektronowy stan podstawowy

Elektronowy stan wzbudzony

0123

0123

Stan wirtualnywzbudzanie

rozpraszanieRayleigha

rozpraszanieRamana

∆E=

0

Sto

kes

anty

-Sto

kes

Widmo ramanowskieCałkowite widmo ramanowskie składa się z:•maksimum rozpraszania Rayleigha (duŜe natęŜenie, długość fali taka sama, jak długość fali wzbudzającej);•szeregu maksimów stokesowskich (niŜsze częstotliwości, większe długości fali);•szeregu maksimów antystokesowskich (wyŜsze częstości, mniejsze długości fali);

rozpraszanie Rayleigha1

0 cm49220~ −=νnm4880 =λ

pasma antystokesowskie

pasma stokesowskie

21831

4

459

-459

-314-2

18

0 -200 -400200400

Na

tęŜe

nie

[jedn

wzg

l.]

Przesunięcie ramanowskie [cm-1]

Widmo ramanowskie CCl4

uzyskane przy wzbudzaniu linią 488 nm lasera argonowego

Widmo ramanowskie

Widmo ramanowskie jest niezaleŜne od długości fali wzbudzającej (488, 632,8, 1064 nm).

W praktyce najczęściej rejestruje się widma z maksimami stokesowskimi, które mają większe natęŜenia niŜ antystokesowskie, albowiem liczba molekuł w pierwszym oscylacyjnym stanie wzbudzonym jest mniejsza niŜ w stanie podstawowym. Ze wzrostem temperatury wzrasta ilość molekuł w pierwszym stanie wzbudzonym, wzrasta zatem natęŜenie linii antystokesowskich.

Widma ramanowskie a widma w podczerwieni

Przesunięcia ramanowskie w widmach ramanowskich są identyczne co do wartości z połoŜeniem pików absorpcyjnych w widmach IR, jednakŜe róŜnią się ich względne natęŜenia.

Niektóre maksima mogą być widoczne w jednym widmie, w drugim zaś nie.

Rozpraszanie Ramana związane jest ze zniekształceniem rozkładu gęstości elektronów wokół wiązania, po którym następuje reemisja promieniowania związania z powrotem wiązania do pierwotnego kształtu.

Molekuły homojądrowe, nieaktywne w podczerwieni, dają linie ramanowskie, poniewaŜ polaryzowalność wiązań zmienia się periodycznie i zgodnie w fazie z drganiami rozciągającymi.

Widmo IR oraz Ramana niperytu

Raman

IR

Podstawowe róŜnice pomiędzy spektroskopią ramanowską (rozpraszania) oraz spektroskopią IR (absorpcyjną)

•Spektroskopia rozpraszania Ramana- mierzymy zmianę częstotliwości (lub długości) promieniowania padającego. W technice tej wykorzystuje się róŜne źródła, które mogą emitować promieniowanie o róŜnych długościach fali. JednakŜe częstościom oscylacyjnym drgań mierzonych molekuł odpowiadają zmiany częstotliwości promieniowaniapadającego będące skutkiem procesów rozpraszania.

•Spektroskopia absorpcyjna IR- pomiary absorpcji promieniowania IR w określonym zakresie długości fal, który pokrywa się z częstościami (energią) przejść oscylacyjnych molekuły. Stosowane źródła promieniowania muszą emitować promieniowanie podczerwone w całym zakresie mierzonej absorpcji.

Podstawowe róŜnice pomiędzy spektroskopią ramanowską (rozpraszania) oraz spektroskopią IR (absorpcyjną)

Reguły wyboru dla przejść oscylacyjnych:

przejściom towarzyszą zmiany kwantowej liczby oscylacji

∆υ = ±1, ±2, ±3, ...,

przy czym nadtony znacznie mniej widoczne niŜ w przypadku IR

przejściom towarzyszą zmiany kwantowej liczby oscylacji

∆υ = +1, +2, +3, ...

następuje zmiana polaryzowalności w czasie drgania

następuje zmiana momentu dipolowego w czasie drgania

róŜnica energii fotonu padającego i rozproszonego odpowiada róŜnicy poziomów oscylacyjnych

hv0 – hvR = ∆Eosc

energia fotonu dopasowana do energii poziomów rotacyjnych, tzn.

hv = ∆Eosc

RamanIR

00

≠

∂∂Q

µ0

0

≠

∂∂Q

α

Podstawowe róŜnice pomiędzy spektroskopią ramanowską (rozpraszania) oraz spektroskopią IR (absorpcyjną)

NatęŜenie pasm w widmach oscylacyjnych IR oraz Ramana

duŜe lub bardzo duŜebardzo mała lub zerowa (drgania zabronione w IR)

w pełni symetryczne drgania poszczególnych pierścieni aromatycznych i cyklicznych

duŜeśredniadrgania szkieletowe

bardzo duŜeduŜaC==C

C≡≡C

duŜe lub bardzo duŜeśrednia C—SS—SSi—O—Si

małebardzo duŜaGrupy polarne o duŜym trwałym momencie dipolowym, np. OH, NH, CO

Raman

(natęŜenie względne)

IR

(względna absorbancja)

Wiązanie, grupa

Zalety spektroskopii ramanowskiej

W spektroskopii ramanowskiej moŜemy posługiwać się róŜnymi źródłami promieniowania wzbudzającego.NatęŜenie pasm ramanowskich wzrasta z częstotliwością promieniowania źródła jak v4. Zatem większe natęŜenie będziemy obserwować przy wzbudzaniu światłem o mniejszych długościach fal, np. linią 488 nm lasera argonowego.W wielu przypadkach, w celu uniknięcia uszkodzenia próbki stosuje się źródła wzbudzania emitujące dłuŜsze fale, np. lasery czerwone i podczerwone.Często jako źródła stosowane są lasery diodowe (785 oraz 830 nm) oraz Nd-YAG (1064 nm).

Laser diodowy Starbright 785S (Torsana Laser Technologies) emitujacy linię 785 nm o mocy 500 mW.

Zalety spektroskopii ramanowskiej

Łatwość przygotowania próbek jest duŜą zaletą spektroskopii ramanowskiej. Technika ta nie wymaga stosowania niestabilnych chemicznie okienek KBr. MoŜna wykonywać pomiary roztworów wodnych próbek, co jest niemoŜliwe w przypadku pomiarów absorpcji IR.W technice tej moŜliwe jest wykonywanie pomiarów w wyŜszych temperaturach. WyŜsze temperatury nie mają bezpośredniego wpływu na sam pomiar.Technika ta jest szczególnie przydatna do pomiarów częstości oscylacyjnych kompleksów metal-ligand, których drgania przypadają na obszar 100-700cm-1. Pomiary widm w podczerwieni są w tym obszarze bardzo trudne.Kolejną zaletą tej techniki jest fakt, iŜ źródła wzbudzania emitują promieniowanie w zakresie widzialnym, co pozwala na precyzyjne zestrojenie układu optycznego mikroskopów ramanowskich.

Rozpraszanie ramanowskie a problem fluorescencji

Stan podstawowy

Pierwszy stan wzbudzony

Ene

rgia

wzb

udza

nia,

Ε(c

m–

1 )

Stany oscylacyjne4,000

25,000

0 IR

Drugi stan wzbudzony

Ε

Ε Εemit fluo

resc

encj

a

UV/VisFluorescencja

ΕemitΕ

Rozpraszane elastyczne (Rayleigh)

Ε Εemit

Raman∆Ε=Εemit–Ε

±∆Ε

Stokes Anty-Stokes

Problem fluorescencji

Widma ramanowskie antracenu uzyskane przy wzbudzaniu laserem argonowym, linia 514,5 nm (A), oraz laserem Nd:YAG, linia 1064 nm (B)

Zjawiskiem niepoŜądanym w spektroskopii ramanowskiej jest fluorescencja. Wzbudzając niektóre próbki światłem zielonym, niebieskim bądź fioletowym moŜemy indukować przejścia elektronowe, które z kolei mogą wywołać świecenie fluorescencyjne.

Powstające w ten sposób tło fluorescencyjne przysłania linie ramanowskie. Aby zminimalizować fluorescencję stosuje się w takich przypadkach wzbudzanie promieniowaniem o większej długości fali, której energia nie pokrywa się z energią przejść elektronowych.

Problem fluorescencji

Tło fluorescencyjne moŜna obniŜyć eksponując próbkę na działaniewzbudzającego promieniowania laserowego przez dłuŜszy czas.

1000 2000 3000

Raman Shift (cm-1)

Ram

an In

ten

sity

Without Bleaching

After 2 hours Bleaching

Poly (diallyl phthalate)

λλλλex = 514.5 nm

Rodzaje spektrometrów ramanowskich – spektrometr fourierowski

laser Nd:YAGz filtrem liniowym

parabolicznezwierciadło zbierające

próbka

zwierciadłopółprzepuszczalne

zwierciadłoruchome

zwierciadłonieruchome

filtry dielektryczne

filtr przestrzenny

przetwornik Gechłodzony ciekłym azotem

Rodzaje spektrometrów ramanowskich – spektrometr siatkowy

Konfiguracja do pomiarów ramanowskich in situ. Głowica pomiarowa połączona ze źródłem wzbudzania oraz spektrometrem włóknem światłowodowym.

dioda laserowa

filtr interferencyjnywłókno światłowodowe(wzbudzanie)

głowicapomiarowa

próbka

filtr obcinający pasmo Rayleigha

siatka

kamera CCD

Źródła wzbudzania w spektroskopii ramanowskiej

NatęŜenie pasm ramanowskich jest bardzo słabe (0,001% natęŜenia wiązki rozpraszanej). W celu uzyskania sygnału ramanowskiego naleŜy stosować źródła o duŜym natęŜeniu.Aby widma miały nieskomplikowaną strukturę, źródło musi być monochromatyczne. Wynika to z faktu, Ŝe w spektroskopii ramanowskiej rejestruje się róŜnicę częstotliwości promieniowania padającego i rozproszonego.Jako źródła wzbudzania moŜna równieŜ wykorzystywać lampy o duŜym natęŜeniu, jednakŜe po zmonochromatyzowaniu mają one bardzo małą moc.Dlatego niemal wyłącznie stosuje się lasery.

Lasery argonowe (jony Ar+): linie 488 oraz 514,5 nm;Lasery kryptonowe (jony Kr+): linie 530,9 oraz 647,1 nm;Lasery He-Ne: linia 632,8 nm;Diody laserowe: 785 oraz 830 nm;Lasery Nd:YAG: 1024 nm (532 nm przy wykorzystaniu drugiej harmonicznej) laser półprzewodnikowy XTRA

laser argonowy

Detektory

NatęŜenie rozpraszania ramanowskiego jest bardzo małe. Do jego detekcji zarówno w instrumentach dyspersyjnych jak równieŜ z transformatą Fouriera stosowano do niedawna bardzo czułe fotopowielacze.

Obecnie większość spektrometrów jest wyposaŜona w chłodzone kamery CCD (charge-coupled device). Kamery CCD są bardzo czułe w obszarze światła widzialnego oraz bliskiej podczerwieni. W przypadku wzbudzania laserem neodymowym (1064 nm), stosuje się detektory germanowe.

Chłodzony detektor pracujący w zakresie bliskiej podczerwieni, matryca 1024 x 256 pikseli, rozmiary 1 piksela - 25 µm2 (Jobin-Yvon).

Przygotowanie próbekPrzygotowanie próbek w spektroskopii ramanowskiej jest prostsze niŜ w spektroskopii IR. W przypadku próbek stałych wiązka promieniowania rozpraszanego kierowana jest wprost na próbkę. Próbki ciekłe oraz gazowe mierzy się w kuwetach kwarcowych, które są chemicznie duŜo bardziej odporne niŜ stosowane w spektroskopii UV kuwety KBr.

Układy wzbudzania próbek

laser

laser

okienko

filtrinterferencyjny

przesłona

soczewkaobiektywowa

próbka

zwierciadło zbierającepromieniowanie rozproszone

zwierciadło zbierającepromieniowanie wzbudzające

do spektrometru

kapilara z mierzonym roztworemsoczewka

filtr interferencyjny

do spektrometru

Spektroskopia mikroramanowska

próbkapłaszczyzna ogniskowa

obiektyw

laser zwierciadło półprzepuszczalne

przysłona

detektor

Mikroskop konfokalny

Spektrometr mikroramanowski

Zastosowania

• Chemia strukturalna,• Fizyka ciała stałego,• Chemia analityczna,• Badania materiałów pod kątem zastosowań,• Kontrola procesów,• Mikrospektroskopia – obrazowanie,• Monitorowanie środowiska,• Biomedycyna,• Badania i diagnostyka obiektów zabytkowych.

Biomedycyna

Hanlon et al. “Prospects for in vivo Raman spectroscopy,” Phys Med Biol 45: R1 (2000)

Widmo ramanowskie holesterolu

Badanie składników krwi

Przykłady składników krwi, których poziom moŜe być określany na podstawie analizy widm ramanowskich.

MoŜliwa jest diagnostyka in vivo.

Jason T. Motz, Biomedical Raman Spectroscopy, Massachusetts General Hospital

Fizyka ciała stałego – węgle niskowymiarowe

laser excitation at 488 nm (2.54 eV)

G'GD

graphite

exfoliated graphene

epitaxial graphene

SWNTs

pristine CNTs

P-CNTs

1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000

N-CNTs

Raman schift [cm-1]

Badana defektów w węglach – model Lucchese’a

0 5 10 15 20 25 300,00,40,81,21,62,02,42,83,23,6

I D

/IG

LD [nm]

LD – średnia odległość pomiędzy defektami.Dla LD < 3.5 nm zachodzą procesy amorfizacji struktur sp2.

obszar aktywny

nieporządek

LD

M.M. Luccheseet al.., Carbon 48 (5); 2010; 1592-1597

Badania i diagnostyka obiektów zabytkowych

• Identyfikacja spoiw i pigmentów.

• Badanie procesów starzeniowych.

• Identyfikacja substancji wprowadzanych w skutek ataku mikroorganizmów.

• Monitorowanie skutków zabiegów konserwatorskich.

• Określanie autentyczności dzieł sztuki.

Wybrane widma wzorcowe spoiw

Ŝywica damarowa Ŝywica elemi

klej glutynowy kazeina

Wybrane widma wzorcowe pigmentów

azuryt malachit

kreda ochra

500 1000 1500 2000 [cm-1]

-130

5?

νC-C

νC-O δΟ−Η

νC=C

νC=O

-174

0

2000

-865 -108

2

-126

5.5

-144

0

-165

9

1984

1990

1992

Seria widm ramanowskich próbek olejów lnianych

Pomiar wykonywany przy wzbudzaniu linią argonową o długości fali 488 nm. W starszych próbkach wskutek fluorescencji pasma ramanowskie są słabiej widoczne.

Tryptyk gotycki z Katedry we Włocławku

Tryptyk „Najświętsza Maria Panna ze św. Katarzyną i św. Barbarą” (koniec XV w.)

Przykład zastosowania mikrospektroskopii ramanowskiej, badanie składu warstw malarskich

Archanioł

kolorowa podczerwień fluorescencja w UV

retusze

malachit

biel ołowiowa

azuryt

0 500 1000 1500 2000

1040

PARAFFIN

PARAFFIN

CHALK

CHALK

CARBON BLACK

Raman shift, cm-1

1284

.5

1089

282.

5

1616

0 500 1000 1500 2000 2500

WHITE LEAD

LAC LAKE

Raman shift, cm-1

1053

222

~16

10

21

3 warstwa 2

warstwa 3

biel ołowiowa

czerwień lakowa

parafina

kreda

czerń węglowa

kolorowa podczerwień fluorescencja w UV

Św. Barbara

czerwień

organicza

malachit

biel

ołowiowa

0 500 1000 1500 2000

LAC LAKE

Raman shift, cm-1

1353

1591

0 500 1000 1500 2000

460

LEAD WHITE

LAC LAKE

LAC LAKE

1604

1386

.5

Raman shift, cm-1

108

1051

warstwa 4

warstwa 3

czerwień lakowa

czerwień lakowa

biel ołowiowa

Zamek Wysoki w Malborku.1275 – 1300 pierwsza faza budowy1331 – 1344 przebudowa

Kościół NMP na Zamku KrzyŜackim w Malborku

Zamek Wysoki – wschodnia elewacja.Początek XX wieku

Zniszczenia kościoła NMP wskutek II wojny światowej

Wnętrze kościoła NMP, stan dzisiejszy

Odkrywka warstwy malarskiej z fryzu arkadowego na ścianie zachodniej1) XIX w. warstwa malarska - ochra2) XIX w. tynk3) warstwa malarska – ochra4) pobiała wapienna5) róŜowy tynk6) XIII w. błękitna warstwa malarska7) pobiała8) cegła

Fragment polichromii z XIII w.

Cas - kazeina

Ch - kreda

Azu - azuryt

WL – biel ołowiowa

Widmo mikroramanowskie z warstwy błękitnej oraz białej

Odkrywka na ścianie zachodniej (Ŝagielek pomiędzy ramionami arkad):1) XIX w. warstwa malarska – ochra2) XIX w. tynk3) warstwa błękitna – XIV w. czarne i błękitne ornamenty4) XIV w. pobiała wapienna 5) XIV w. róŜowy tynk6) cegła

Fragment polichromii z XIV w.

Widmo mikroramanowskie warstwy błękitnej

CB – czerń węglowa

Azu - azuryt

Odkrywka na fryzie arkadowym (pierwsza arkada na ścianie południowej):1) XIX w. warstwa malarska – czerwień2) XIX w. tynk3) tynk4) tynk5) cegła

Fragment polichromii z XIX w.

PbSO4

PbCrO4

PbCrO4

PbSO4

Fe2O

3

PbSO4 – siarczan ołowiu

PbCrO4 – Ŝółcień chromowa

Fe2O3 – czerwień Ŝelazowa

Widmo mikroramanowskie czerwonej warstwy

CB

CB

MalPbSO4Azu

Azu

Azu

AzuCB – czerń węglowa

Mal - malachit

PbSO4 – siarczan ołowiu

Azu - azuryt

Widmo mikroramanowskie warstwy błękitnej

Mal

Mal - malachit

Widmo mikroramanowskie warstwy zielonej

BaSO4

BaSO4

RL

RL

RL – czerwień ołowiowa

BaSO4 – siarczan baru

Widmo mikroramanowskie warstwy czerwonej

Władysław KrzyŜanowski,Martwa natura z rzeźbą,Lwowska Galeria Obrazów

„Władysław KrzyŜanowski”,Martwa natura z rzeźbą,falsyfikat w handlu antykwarycznym

Han van Meegeren (rzekomo Jan Vermeer van Delft), Uczniowie w Emmaus

Jan Vermeer van Delft, Koncert, 1660, Boston Museum, skradziony

Han van Meegeren (rzekomo Frans Hals, 1580-1666), Pijąca kobieta, sygn.; ”F.H.”, ok. 1935-1936

Frans Hals, 1580-1666), Hille Bobbe (Czarownica), Galeria Dahlem, Berlin

Oryginał czy falsyfikat? - badania mikroramanowskie

Jacek Malczewski (1854-1929), „Portret Mieczysława Gąseckiego w pracowni”

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200

581.

554

9.5

~13

75

~15

901095

272

260

116

136.

5

543

Raman shift, cm-1

czerń węglowa

ultramaryna

Ŝółcień indyjska

biel ołowiowa

Pomiary mikroramanowskie

0 500 1000 1500 2000 2500

607

1179

1423

1516

1587

156

120

Raman shift, cm-1

czerń węglowa

błękit pruskibiel ołowiowa

Pomiary mikroramanowskie

Rezonansowy efekt Ramana

NatęŜenie rozpraszania ramanowskiego jest 105-106 razy słabsze niŜ natęŜenie rozpraszania rayleighowskiego. RóŜnica ta spowodowana jest małym prawdopodobieństwem przeniesienia energii do molekuły znajdującej się w stanie podstawowym, której towarzyszy reemisja promieniowania z jednoczesnym powrotem do stanu podstawowego.

Jeśli poziomy wirtualne znajdują się w pobliŜu wzbudzonych elektronowych stanów molekularnych (najczęściej pierwszy stan wzbudzony), prawdopodobieństwo przejść oscylacyjnych wzrasta o 102 do 106 razy.

Rezonansowe linie ramanowskie obserwuje się nawet przy stęŜeniach molowych rzędu 10-8 M.

Rezonansowe widma ramanowskie mają na ogół prostą strukturę (do kilku linii), poniewaŜ wzmocnienie dotyczy jedynie przejść związanych bezpośrednio z chromoforami.

Rezonansowy efekt Ramana

vexvrozp

∆v

vex vfl 10-6 – 10-8 s 10-14 s

rozpraszanie Ramana fluorescencja

przejścia bezpromieniste

Powierzchniowo wzmocniona spektroskopia Ramana SERS(surface enhanced Raman spectroscopy)

JeŜeli molekuły są absorbowane na koloidalnych cząsteczkach Au, Ag, Cu lub nierównościach powierzchni tych metali o rozmiarach nanometrowych, natęŜenie rozpraszania ramanowskiego wzrasta o 104 – 107 razy. Metalem, który daje największe wzmocnienie jest srebro.

Mechanizm zjawiska SERS jest nieznany, powszechnie uwaŜa się, Ŝe jest on spowodowany wzmocnieniem pola elektrycznego na nanocząsteczkach. Kiedy długość fali padającego promieniowania EM jest bliska długości fali plazmowej metalu, elektrony mogą zostać wzbudzone do rozszerzonych stanów powierzchniowych (powierzchniowy rezonans plazmonowy).

Kombinacja techniki SERS ze spektroskopią rezonansową pozwala nawzmocnienie sygnału rzędu 1012. UmoŜliwia to detekcję substancji juŜ przy stęŜeniu 10-9 – 10-12 M.

Powierzchniowo wzmocniona spektroskopia Ramana SERS(surface enhanced Raman spectroscopy)

SERS moŜe być wykorzystywany do uzyskiwania informacji przestrzennej poprzez sprzęŜenie spektrometru ramanowskiego z AFM

SERS sprzęŜony z AFM

laserRaman

detektor

nanosprzęŜenieosi z mikroskopu

obiektyw

sonda z ostrzem

dioda laserowa

stolik xyzpróbka

Wraz ze zmianą topografii próbki zmienia się połoŜenie stolika wzdłuŜ osi z, dopasowując się do sygnału detektora. Dzięki tej konfiguracji zapewniona jest kontrola odległości powierzchni próbki od soczewki mikroskopu ramanowskiego.