19 sept. 2022
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Lorsque le laser du spectromètre interagit avec un échantillon, l'énergie de la lumière rétrodiffusée est modifiée, ce qui donne lieu à un spectre Raman qui fournit de précieuses informations sur la structure chimique. Cet article aborde quelques-unes des questions les plus fréquemment posées sur la spectroscopie Raman, en se concentrant sur la théorie qui la sous-tend et sur son application pratique.
Cliquez sur une question ci-dessous pour aller directement à ce sujet:
Raman est une forme de spectroscopie moléculaire observée sous forme de lumière diffusée inélastiquement lorsqu'un échantillon est excité par un laser. Alors que la plupart des diffusions sont élastiques, environ 1 processus de diffusion sur 106 interagit avec la molécule par un étirement de la liaison et des oscillations de flexion, ce qui conduit à une lumière diffusée Raman. Les photons Raman modifiés par ces interactions moléculaires peuvent être traités en un spectre lié aux liaisons individuelles au sein d'une molécule, offrant à l'utilisateur un outil d'analyse inestimable pour l'empreinte moléculaire. Cette "empreinte digitale" est utilisée en premier lieu pour l'identification des matériaux et, de plus en plus, pour la quantification.
Remarque : la spectroscopie de vibration moléculaire ne détecte que deux atomes ou plus qui ont une liaison moléculaire entre eux - les sels, les ions et les métaux nécessitent d'autres méthodes d'analyse.
La spectroscopie Raman permet d'identifier la plupart des substances présentes en quantité et en pureté suffisantes et/ou dans des mélanges simples. Le Raman permet d'identifier des milliers de substances solides et liquides, notamment des produits pharmaceutiques, des matières premières pour l'alimentation et les produits de soins personnels, des substances contrôlées et des précurseurs et diluants associés, des agents de guerre terroriste, des produits chimiques toxiques et non toxiques, des solvants et des produits de traitement agricole (par exemple, pesticides, insecticides).
Vous trouverez ci-dessous quelques orientations générales :La plupart des molécules présentant des liaisons covalentes sont actives au niveau Raman ; toutefois, la nature et l'intensité de leur signal peuvent varier.
La fluorescence est traditionnellement la principale limitation de Raman. Il s'agit d'un effet d'émission beaucoup plus important, qui provoque un bruit de fond considérable dans le spectre Raman et masque les pics de la spectroscopie Raman. Les substances naturelles (par exemple les fibres végétales), les matériaux fortement colorés et les substances contenant des impuretés fluorescentes peuvent donner de mauvais résultats en spectroscopie Raman. Heureusement, cette limitation n'est pas insurmontable.
Une solution courante consiste à décaler la longueur d'onde du laser d'excitation par rapport à la longueur d'onde d'absorption du matériau - généralement 532, 638 ou 785 nm. La longueur d'onde la plus souvent choisie pour réduire les effets de fluorescence est 1064 nm.
Comment savoir quelle longueur d'onde est la plus appropriée ? Lisez notre note d'application gratuite pour obtenir quelques conseils.
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Les pics du spectre Raman sont très étroits, ce qui augmente la spécificité et la sélectivité. Il est donc possible de distinguer des matériaux très similaires ou d'identifier des analytes cibles dans des mélanges. Raman convient parfaitement à l'élucidation de la structure des molécules, y compris la réticulation et la saturation. Des pics d'empreinte uniques dans le spectre Raman peuvent être utilisés pour distinguer des espèces très similaires, comme des isomères et des substances qui ne diffèrent que par un seul groupe fonctionnel.
La spectroscopie Raman peut aider les utilisateurs à observer la progression d'une réaction chimique, les différences de cristallinité entre les polymorphes et les changements d'énergie de liaison résultant de la tension exercée sur un matériau. La note d'application suivante offre un aperçu encore plus détaillé de ce type d'étude.
L'intensité dans le spectre Raman est directement proportionnelle à la concentration de l'échantillon et peut également être utilisée pour des analyses quantitatives. Apprenez-en plus dans notre note d'application gratuite ci-dessous.
Bien que le spectre Raman ait une plage potentielle de 0-4000 cm- 1, la plupart des applications peuvent être couvertes par une plage spectrale plus étroite. La région des empreintes digitales, 400-1800 cm-1, révèle en grande partie l'environnement moléculaire des atomes. Cela est suffisant pour l'identification de substances inconnues et la vérification de matériaux (voir figure ci-dessous), qui dépendent toutes deux de l'identité de la structure moléculaire.
En dehors de la région des empreintes digitales, les chaînes de carbone simples et la liaison hydrogène contribuent peu à l'identification des matériaux. Cependant, la région à haut nombre d'ondes est activement étudiée dans le domaine médical pour la recherche sur le cancer, les problèmes dentaires humains et les biocarburants. Les applications de niche telles que la structure cristalline dans les minéraux, la gemmologie, les organométaux et les semi-conducteurs nécessitent des informations inférieures à 400 cm-1.
Raman est une technique d'analyse puissante :
En résumé, l'intérêt de la spectroscopie Raman réside dans sa large applicabilité par des non-techniciens dans des environnements non traditionnels. La spectroscopie Raman fait sortir les capacités d'analyse chimique du laboratoire et permet une identification immédiate des matériaux là où elle est nécessaire : à la réception des marchandises, dans les installations de production alimentaire, les musées, les laboratoires secrets, l'analyse des processus ou même à la frontière. Tous ces scénarios sont idéaux et bénéficient des atouts de Raman.
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L'identification d'inconnues est une mesure de la similarité spectrale entre la substance inconnue et les spectres de la bibliothèque. Cette méthode d'identification est facile à mettre en œuvre, rapide et adaptée à une utilisation avec des bibliothèques chimiques vastes et adaptables. Un exemple de cette technique est l'examen sur place d'un petit sachet de poudre blanche saisi lors d'un contrôle routier, afin de fournir rapidement une preuve d'illégalité sans exposer les autorités à un risque potentiel. Téléchargez notre livre blanc pour obtenir plus d'informations sur ce sujet.
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La sélectivité de Raman en fait également une excellente technique de vérification des matériaux connus, confirmant la consistance, la pureté et la qualité des matières premières pour les fabricants d'aliments, de produits pharmaceutiques, de produits de soins capillaires et cutanés, de cosmétiques et plus encore. La méthode de vérification détecte de légères différences spectrales en projetant chaque spectre d'échantillon sur un modèle. Selon le degré de correspondance entre le spectre de l'échantillon et le modèle, la vérification est soit réussie, soit échouée. Apprenez-en plus sur la vérification par spectroscopie Raman dans le livre blanc ci-dessous.
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Toute personne ayant besoin d'une analyse générale, scientifique ou industrielle des matériaux, y compris :
En laboratoire, sur les sites de production, sur les scènes de crime ou à la frontière.
Les systèmes portables et de poche peuvent voyager avec l'utilisateur directement sur le lieu du test.
Lorsque l'identification, la vérification ou la distinction de substances suffisamment pures est souhaitée - en particulier pour les poudres blanches inconnues et les matériaux synthétiques.
Les flux de travail guidés et automatisés réduisent le prélèvement d'échantillons à une procédure en trois ou quatre étapes et fournissent facilement des résultats en quelques secondes.
Déterminer la consistance des ingrédients, déterminer leur dangerosité, identifier une substance suspecte ou confirmer l'identité d'un matériau.
La diffusion Raman améliorée en surface (SERS) est une technique Raman spécialisée qui permet aux utilisateurs de détecter des traces de substances. Tous les matériaux ne sont pas actifs en SERS, mais les matériaux fortement actifs en SERS peuvent être détectés en parties par million (ppm, mg/L) ou parties par milliard (ppb, µg/L). La SERS peut également être utilisée pour détecter un composant spécifique dans un mélange ou pour identifier des colorants et des matériaux fortement colorés, car elle n'est pas sensible à la fluorescence.
Le principal défi de l'analyse SERS est la détection d'une substance cible dans des matrices complexes, telles que l'eau, les comprimés (par exemple, soit des médicaments réglementés, soit des médicaments en vente libre, soit des médicaments vendus dans la rue) et une grande variété de produits alimentaires. Avec de l'expérience et des recherches, les propriétés uniques de l'analyse SERS peuvent être exploitées avec une préparation simple des échantillons.
Apprenez-en plus sur la façon dont SERS se compare à Raman dans notre précédent article de blog.
En fin de compte, la spectroscopie Raman est une méthode idéale d'identification ou de vérification des matériaux, à la disposition des utilisateurs techniques et non techniques dans une multitude de domaines. Raman est facile à mettre en œuvre, préserve l'échantillon et peut être utilisé pour l'analyse de milliers de matériaux. Si vous souhaitez en savoir plus sur Raman et ses nombreux avantages, consultez nos autres articles de blog, nos notes d'application et nos livres blancs.
Monographie: Introduction à la spectroscopie Raman
Guide produit sur la spectroscopie Raman
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