2. Asosiy tamoyillar. Mexanizm va asboblar

1.Kirish

1928-yilda hind fizigi Chandrashekhara Venkata Raman yorug’likning noelastik tarqalish fenomenonini kashf etdi,bu Raman effekti deb nomlanadi. Bu molekulalar tomonidan tarqalgan kichik nurlanishning kichik bir qismini to’lqin uzunligining siljishini tushuntiradi,ularning chastotasi tushayotgan nurdan farq qiladi.To’lqin uzunligidagi bu siljish tarqalish uchun ma’sul bo’lgan molekulalarning kimyoviy tuzilishiga bog’liq.Raman spektroskopiyasi molekulyar tebranishlar to’g’risisda bilim olish uchun tarqalgan nurdan foydalanadi, bu molekulaning tuzilishi,simmetriyasi , electron muhiti va bog’lanishi haqida ma’lumot beradi va shu bilan birga alohida birikmalarning miqdoriy va sifat tahliliga imkon beradi.Ushbu maqola Raman spektroskopiyasida fanning turli xil ilovalariga bag’ishlangan ,shu jumladan uning prinsipi va asboblari haqida qisqacha ma’lumoti,bu uning tahliliy ko’p qirraliligini yaxshiroq tushunishga yordam beradi.

2.Asosiy tamoyillar.Mexanizm va asboblar
Molekulaning monoxromatik yorug’lik bilan nurlanishi har doim ikki xil yorug’lik tarqalishiga olib keladi : elastic va elastic bo’lmagan. Elastik sochilishda foton chastotasi o’zgarmaydi yoki uning to’lqin uzunligi va energiyasi o’zgarmaydi. Aksincha, ikkinchi elastic bo’lmagan sochilish bo’lib ,u molekulyar tebranishlarning o’chirilishi yoki qozg’alishi natijasida foton chastotasining siljishi bilan birga keladi,bunda foton ma’lum miqdorda energiya olishi yoki yo’qotishi mumkin.Shunday qilib 3 hodisa yuz berishi mumkin.
Birinchidan, yorug’lik molekulaga tushganda ,u molekula bilan o’zaro ta’sir qilishi mumkin, ammo energiyaning almashinuvi ( E ) 0 ga teng , shuning uchun tarqalgan yorug’lik chastotasi tushayotgan yorug’lik ( EE ) bilan bir xil bo’ladi .Bu jarayon Reyleigh tarqalishi deb nomlanadi.
Ikkinchidan, yorug’lik molekula bilan o’zaro ta’sir qilishi mumkin va energiyaning aniq almashinuvi bir molekulyar tebranishning energiyasidir. Agar o’zaro ta’sir yorug’lik fotoni molekuladan tebranish energiyasini olishga olib kelgan bo’lsa, u holda tarqalgan yorug’lik chastotasi tushayotgan yorug’likdan (E-Eo+Ev ) yuqori bo’ladi , bu anti- Stokes Raman tarqalishi deb nomlanadi.
Uchinchidan, agar o’zaro ta’sir molekulaning fotondan energiya olishiga olib keladigan bo’lsa, u holda tarqalgan yorug’lik chastotasi tushayotgan yorug’likdan ( E-Eo -Ev ) past bo’ladi , bu jarayon Stokes Ramanning tarqalishi deb nomlanadi.
Raman spektrometri yorug’lik manbayi, monoxromator ,namuna ushlagich va detektordan iborat. Raman spektorlari bo’yicha tahlilga ta’sir qiluvchi omillar yuqori signal- shovqin nisbati , asbob barqarorligi va yetarli ruhsatni o’z ichiga olishi mumkin.NIR va qizil qizil qo’zg’atuvchi lazerlardan foydalangan holda samarali FT Raman spektrometrlarini ishlab chiqish Raman signallariga ta’sir qiluvchi floresansdan qochish muammosini hal qiladi.Boshqa tomondan rivojlanish yuqori sezgir detektorlar optic tolalar va mikroskoplarning ulanishi bilan birgalikda tahlil qilish imkoniyatlarini oshirdi.Raman spektrlarini yig’ish uchun ikkita asosiy texnologiya qo’llaniladi:Dispersiv Raman spektroskopiyasi va Fourier transform Raman spektroskopiyasining lazer manbalari va Ramanning tarqalishini aniqlash va tahlil qilish usulidagi farq bilan bu ikkala texnikaning ham o’ziga hos afzalliklari bor va namunaga ko’p mos keladigan usulga ustunlik berish kerak.
Argon inoni (488,0 va 514,nm) kripton ioni (530,9 va 647,1 nm),He: Ne (632,8 nm), Nd: YAG (1064nm va 532nm) kabi bir necha turdagi lazerlardan qo’zg’alish manbayi sifatida foydalanish mumkin . Eng asosiysi , molekula tebranish paytida ya’ni qutblanish qobilyati o’zgarganda Raman faol bo’ladi. Bundan tashqari molekula simmetriyasi ham Raman spektrlarini olish uchun asosiy talablardan biridir,chunki Raman spektrlarida simmetrik cho’zilishlar kuchliroqdir. C-X (X-F, CI, Br yoki 1 ), -C -NO kabi funksional guruhlar . -C-S-, -S-S-, -C-C-, -C-S-, -N-N-, -S-H-, CN va boshqalar ko’proq qutblanish o’zgarishlarini ko’rsatadi, kuchli Raman signallarini beradi.Ba’zida Raman spektroskopiyasi yuqori samarali suyuqlik xromatografiyasi, mikrokromatografiya,skanerlash tunnel mikroskopi , atom kuchi mikroskopiyasi va boshqalar kabi ko’plab defislangan analitik usullar bilan birgalikda topilgan; iz darajasidagi tadqiqotlarda foydali tahlil qilish imkonini beradi.Shunday qilib Raman asboblaridagi inqilobiy o’zgarishlar o’tmishdagiga qaraganda osonroq bo’lgan uskunalarda spektrlarni tezroq olish mumkin .Quyida Raman spektroskopiyasi va tegishli ilovalar bilan bog’liq turli xil texnikalar umumlashtiriladi.


3.Ilg’or Raman texnikasi
3.1 Yuzaki kengaytirilgan Raman spektroskopiyasi (SERS)
SERS qo’pol metal yuzalarida adsorbat molekulalarni aniqlash uchun eng sezgir asboblardan biri bo’lib Ramanning tarqalish signalini sezilarli darajada yaxshilaydi. Ushbu kuchaytirish effekti Jeanmarie va boshqalar tomonidan mustaqil ravishda o’rganilgan .1977-yilda Albrecht va boshqalar har bir kuzatilgan yaxshilanish uchun turli mexanizmni taklif qildi . Shunga ko’ra signallarning kuchayishi uchun ikkita omil javobgar deb tahmin qilingan.





1.Qo’pol metal yuzasi bilan bog’liq bo’lgan elektro-
magnit kuchayish (EM).
2.Kimyoviy kuchayish (CHEM),qo’pol metal yuza-
larida adsorbsiyalangan molekulalarning electron –
birikishi (yoki tahlil qiluvchi moddaning kimyosorbi-
yasi natijasida adsorbat elekron holatining o’zgarishi
Raman signalining intensivligini 104 dan 105 marttaga-
cha oshiradi.Bu esa biologic va kimyoviy molekulaning esa analitlarning juda past konsentratsiyasini va uni usuli-
metal yuzasi va kuzatilayoygan molekulalar o’rtasida kim- ni aniqlashga imkon beradi. Oltin ,kumush va misdek max-
yoviy bog’lanish hosil bo’lishi bilan bog’liq.Biroq u tayyorlangan mis yuzalar, bu esa biologik va kim-
bo’lishi kerak va ba’zan uni ,,birinchi qatlam effekti’’deb yoviy namunalarni tezroq va yuqori aniqlik bilan aniqlash
ham atashadi,chunki u analit mo’ri aloqa qilishni talab qiladi. Bu imkonini beradi .
omilni AG(kumush) yoki AU (oltin) kabi metallarda joylashgan Optimallashtirilgan geometriya bilan metal donalari tush-
sir plazmoni tushunchasi bilan yaxshi tushunish mumkin. Ushbu gan lazer to’lqin uzunligidan kichikroq bo’lsa, Raman sig-
plazmon metal yuzasiga perpendikulyar tebranishda sochilishga nalining kuchayishi maksimal darajaga yetadi. Signallarni
olib keladi.Oddiy Raman tarqalishi natijasida olingan signallar kuchaytirish uchun boshqa konsepsiyalar ham berilgan
odatda zaif bo’lgani uchun aniqroq yoki ko’paygan signallarni bo’lib kuchaytirish effekti, asosan lazer mos diametrli mik-
olish uchun SERS texnikasini afzal ko’rish kerak. Ushbu usul rosferaga qaratilganda olingan nanojetlarning shakllanishi
molekulalarning yuzalari bilan o’zaro ta’siri haqida ma’lumot bilan bog’liqligini ko’rsatadi . Bu kuchayishga olib keladigan
yuqori lokalizatsiya qilingan elekrtomagnit maydonga olib kelishi mumkin . SERS turli sirtga ega bo’lgan Ni(nikel) va Pt (platina ) elektrodlarni o’rganish uchun muvaffaqiyatli qo’llanildi. Shunday qilib, Raman spektroskopiyasi asosiy va amaliy ilovalar uchun elektrokimyoviy va boshqa sirtlarda qo’pol sirt muhitlarida interfal jarayonlarni tavsiflash uchun ko’p qirrali vosita sifatida yanada rivojlantirildi.
Tiram fungitsidining miqdoriy tahliliy kumush (Ag )nano-zarrachalari substraktidan foydalangan holda , Ag suv eritmasini yig’uvchi yoki barqarorlashtiruvchi moddalarni qo’shmasdan radioliz qilish yo’li bilan tayyorlangan,chunki bu Raman spektrlarida soxta chiziqlarni cheklashi mumkin. Xuddi shunday oltin, ( Au 3) yuzasida adsorbiyalangan malaxit yashil izotiosiyataning (MGITS) Raman intensivligi deyarli 20 barobarga oshdi. SERS sensori termoelektrik sovutgichga o’rnatilgan SERS substrati bilan tiolni qoplash orqali tayyorlangan uchuvchi organic birikmalarni ( VOC) aniqlash imkonini beradi . Bu xlorli erituvchilar metil t-butil efir (MTBE) va aromatic moddalar kabi o’ziga xos SERS reaksiyasi bilan VOC ni aniqlashni osonlashtirishi mumkin.