Från labbet: Använda Raman-effekten mer effektivt för att studera små partiklar
Även om Raman-spridning är ett mycket effektivt sätt att få lite information om föremålet som observeras, är det också ett extremt svagt fenomen.
Raman-spridningen är uppkallad efter Nobelpristagaren Sir C V Raman. (Expressarkiv) Sub-mikron partiklar, såsom molekyler, är för små för att ses. Forskare använder olika metoder för att indirekt observera dem och studera deras egenskaper. En av dessa metoder är att studera ljusstrålar som sprids av dessa partiklar.
Ljus kan interagera med ett föremål på olika sätt - det reflekteras, bryts, transmitteras eller absorberas i olika mått, beroende på vilket föremål det interagerar med. I allmänhet sprids ljus, när det interagerar med ett föremål, slumpmässigt i alla riktningar.
När föremålet i fråga är mycket litet, av skalan några nanometer (en miljarddels meter) eller mindre, går det mesta av det infallande ljuset med ostört, utan att ta hänsyn till partikeln. Detta beror på att dessa partiklar är mindre än ljusets våglängd och därför inte interagerar starkt med ljusvågor. Men mycket ibland, inte mer än några gånger på en miljard, interagerar ljusvågor med partikeln. Att upptäcka dessa spridda ljusvågor kan ge mycket viktig information om partikelljuset har interagerat med.
En av de saker som forskare studerar är om det spridda ljuset har samma energi som det hade innan det träffade partikeln, eller om det var en förändring i energinivåerna. Med andra ord, om interaktionen var elastisk eller oelastisk.
En speciell typ av oelastisk spridning, där en förändring i ljusets energi åstadkommes på grund av vibrationerna från molekylen eller materialet som observeras, vilket leder till en följdändring i våglängd, är Raman-spridning (eller Raman-effekt) – uppkallad efter fysikern Sir CV Raman som upptäckte den på 1920-talet, och för vilken han vann Nobelpriset 1930.
Även om Raman-spridning är ett mycket effektivt sätt att få lite information om föremålet som observeras, är det också ett extremt svagt fenomen. Sedan flera år tillbaka har Dr GV Pavan Kumar och hans team vid Indian Institute of Science Education and Research (IISER), Pune, försökt leta efter sätt att förstärka effekterna av både Raman och elastisk spridning, så att fenomenen kan studeras lättare. De har tittat på att öka antalet ljusvågor som genomgår Raman-spridning, och även rikta in de spridda vågorna i en viss riktning så att alla kan fångas upp av en sensor eller detektor.
I en ny artikel i Nano Letters rapporterade Dr Pavan Kumar och hans team hur de uppnådde detta genom innovativ användning av speciella egenskaper hos metaller på nanoskala. Metallen de använde flitigt var silver. En nanosilvertråd kopplad till lagret av molekyler under observation visade mycket intressanta resultat. Förutom att öka styrkan hos Raman-spridningen, fungerade silvertråden som en vågledarantenn och riktade de spridda vågorna i en viss vinkel. Effekten sågs förstärkas ytterligare när uppsättningen placerades på en guld nanofilm.
För att säkerställa att de endast studerade det spridda ljuset från den önskade molekylen och inte från silvertråden eller guldfolien, tog experimentörerna avläsningar av spritt ljus från vart och ett av de individuella materialen innan de kombinerade dem. Teamet designade och byggde ett speciellt mikroskop, kallat Fourier Plane Raman-spridningsmikroskop, för att mäta förstärkningen av Raman-spridningen, samt för att detektera den exakta riktningen från vilken de spridda ljusvågorna kom.
De signaler som tas emot av mikroskopet kan ge mycket bra information om molekylers vibrationsrörelse i nanokavitet, deras orientering i förhållande till varandra och vinkelfördelningen av det spridda ljuset med hög noggrannhet och precision. Dr Pavan Kumar och hans team fortsätter med sina studier för att se hur dessa experiment kan justeras för att få ännu bättre resultat ner till känslighet för en enda molekyl.
joe pesci nettovärde
Dessutom extrapolerar de Fouriermikroskopimetoderna till elastisk och icke-linjär ljusspridning för att studera strukturen och dynamiken hos mjuk materia som kolloider, flytande kristaller och aktiv materia, som har konceptuella kopplingar till biologiska celler, membran och vävnader.
Dela Med Dina Vänner:
