Grundlagen
Resonanz-Raman-Effekt
Resonanz-Raman-Streuung
Bei der Resonanz-Raman-Spektroskopie (RR) überschneiden sich die Wellenlänge der Lichtquelle, meistens ein Laser, und die Wellenlänge eines elektronischen Übergangs der Probe. Dabei werden die Raman-Streuintensitäten von totalsymmetrischen Schwingungen des Molekülteils, der den elektronischen Übergang ermöglicht, um den Faktor 102 bis 106 verstärkt.
Die verschiedenen Arten der Resonanz-Raman-Streuung
Vorteile
Hohe Empfindlichkeit:
Die Intensitäten von Resonanz-Raman-Spektren können um den Faktor 106 verstärkt werden. Im Vergleich zu der nicht-resonanten Raman-Spektrometrie lassen sich nun niedrig konzentrierte Bestandteile nachweisen und bestimmen.
Spezifität:
Durch Variation der Anregungswellenlänge lassen sich verschiedene Resonanz-Raman-Spektren desselben Moleküls erhalten. Wenn die Anregungswellenlänge mit der Absorption eines bestimmten Molekülteils übereinstimmt, so wird das Raman-Spektrum dieses Molekülteils besonders verstärkt und hebt sich vom Spektrum des restlichen Moleküls ab.
Abb. RR1. Das UV/Vis-Spektrum links oben weist zwei wesentliche Absorptionen des Moleküls auf. Die Raman-Spektren, die bei 363nm und bei 514nm angeregt werden, sind resonanzverstärkt. Zudem sind sie eng mit dem Metallporphyrinring (363nm) und dem stark konjugierten Teil des Moleküls (514nm) verknüpft. Zum nicht-resonanten Raman-Spektrum, das bei 785nm angeregt wurde, tragen alle Teile des Moleküls bei.
(Abbildung mit freundlicher Genehmigung von Dr. Andrew Dennis, Andor Technologies)
Obertöne und Kombinationsschwingungen:
In einem nicht-resonanten Raman-Spektrum fehlen im allgemeinen Oberton- und Kombinationsschwingungen. Im Gegensatz dazu lassen sich in einem Resonanz-Raman-Spektrum zahlreiche Obertöne beobachten.
Resonanz-Raman-Anwendungen
-
Resonanz-Raman-Spektren werden mit Standardspektrometern aufgezeichnet. Praktisch sind sie jedoch auf Proben beschränkt, die im sichtbaren Spektralbereich -in der Nähe der Emissionswellenlänge des verwendeten Laser- absorbieren.
-
So wird die Raman-Streuung von biologisch bedeutenden Molekülen wie Carotenoide und Metallporphyrine durch Anregung im sichtbaren Spektralbereich resonant verstärkt. Die Raman-Spektren von RNA, DNA und Proteinen können durch Verwendung von Lasern, die im ultravioletten Spektralbereich emittieren, verstärkt werden.
-
Anharmonizitätskonstanten lassen sich aus der Abfolge von Obertönen bestimmen.
-
Für zweiatomige Moleküle in der Gasphase lassen sich die genauen Abstoßungspotentialfunktionen ermitteln.
-
Für mehratomige Moleküle kann die Molekülstruktur in einem angeregten Zustand bestimmt werden.
