Pertanyaan yang Sering Diajukan (FAQ) tentang Spektroskopi Raman: Teori dan Penggunaan

Spektroskopi Raman adalah teknik analisis non-destruktif yang didasarkan pada hamburan inelastis foton yang terkait dengan berbagai mode getaran molekul. Penemuan oleh C. V. Raman pada tahun 1928 ini menghasilkan metode yang sederhana namun efektif untuk menentukan struktur molekul sederhana yang terus berkembang dalam popularitas di kalangan komunitas ilmiah.

Saat laser spektrometer berinteraksi dengan sampel, energi cahaya yang tersebar kembali mengalami pergeseran, menghasilkan spektrum Raman yang memberikan informasi berharga tentang struktur kimia. Artikel ini mencakup beberapa pertanyaan yang sering diajukan tentang spektroskopi Raman, baik mengenai teori di baliknya maupun bagaimana teknik ini dapat digunakan dalam praktik.

Klik pada pertanyaan di bawah ini untuk langsung menuju topik tersebut:

Apa itu spektroskopi Raman?
Jenis material apa yang bisa diukur dengan Raman?
Informasi apa yang bisa diperoleh dari spektrum Raman?
Bagaimana cara membaca spektrum Raman?
Apa keuntungan menggunakan spektroskopi Raman?
Raman dapat digunakan untuk identifikasi zat yang tidak dikenal serta verifikasi material. Apa perbedaannya?
Siapa yang sebaiknya menggunakan Raman, serta di mana, kapan, bagaimana, dan mengapa?
Apa itu SERS dan bagaimana hal itu bisa membantu saya?

1. Apa itu spektroskopi Raman?

Raman adalah bentuk spektroskopi molekuler yang diamati sebagai cahaya yang tersebar secara inelastis ketika sampel berinteraksi oleh cahaya. Sementara sebagian besar hamburan terjadi secara elastis, sekitar 1 dari 10⁶ proses hamburan berinteraksi dengan molekul melalui getaran bond stretching dan bending vibration menghasilkan Raman-scattered light. Bergeser oleh interaksi molekuler ini, foton Raman yang terdeteksi dapat diproses menjadi spektrum yang berkaitan dengan ikatan unik dalam suatu molekul, memberikan alat analisis yang sangat berharga untuk penunjukan sidik jari molekuler. «Sidik jari» ini digunakan terutama untuk identifikasi material dan, semakin banyak, untuk kuantifikasi.

Catatan: Vibrasi spektroskopi molekuler hanya mendeteksi dua atau lebih atom yang memiliki ikatan molekuler di antara mereka—garam, ion, dan logam memerlukan metode analisis lain.

2. Jenis material apa yang bisa diukur dengan Raman?

Spektroskopi Raman dapat digunakan untuk mengidentifikasi sebagian besar material yang hadir dalam jumlah dan kemurnian yang memadai dan/atau dalam campuran sederhana. Raman dapat mengidentifikasi ribuan zat padat dan cair termasuk obat-obatan, bahan baku untuk produk makanan dan personal care, zat terkontrol serta prekursor , bahan kimia beracun dan tidak beracun, pelarut, dan perlakuan pertanian (misalnya, pestisida, insektisida).

Expected sensitivity of Raman spectroscopy when analyzing various substances.

Berikut adalah beberapa panduan umum:

Sebagian besar molekul dengan ikatan kovalen bersifat aktif dalam spektroskopi Raman; namun, sifat dan intensitas sinyal mereka dapat bervariasi.
Diperkirakan bahwa 80% dari bahan aktif farmasi (API) dan eksipien umum sangat cocok untuk identifikasi bahan baku (RMID) menggunakan spektroskopi Raman.
Raman adalah teknik yang ideal untuk larutan berair, karena sinyal air tidak mengganggu sinyal dari zat terlarut.
Beberapa garam, senyawa ionik, dan logam tidak cocok untuk analisis Raman.
Fluoresensi adalah salah satu tantangan terbesar dalam Raman, karena dapat mengalahkan sinyal dari hamburan Raman.

Bagaimana fluoresensi memengaruhi hasil pengukuran dengan Raman?

Fluoresensi secara tradisional merupakan batasan terbesar untuk Raman. Ini adalah proses emisi yang jauh lebih efisien, menyebabkan kebisingan latar belakang yang berlebihan dalam spektrum Raman dan mengaburkan puncak Raman. Substansi alami (seperti serat tanaman), material yang sangat berwarna, dan substansi dengan kontaminan fluoresen dapat gagal menghasilkan hasil dengan spektroskopi Raman. Untungnya, batasan ini tidak tidak dapat diatasi.

Salah satu solusi umum adalah dengan memindahkan panjang gelombang laser eksitasi dari panjang gelombang penyerapan material – biasanya 532, 638, atau 785 nm. Pilihan panjang gelombang yang paling umum untuk mengurangi efek fluoresensi adalah 1064 nm.

Bagaimana Anda mengetahui panjang gelombang mana yang paling cocok? Baca Catatan Aplikasi gratis kami untuk beberapa tips.

Application Note: Memilih Panjang Gelombang Laser yang Paling Sesuai untuk Aplikasi Raman Anda

Metrohm Raman menggunakan metode proprietary-nya sendiri dalam MIRA XTR DS, sistem Raman portabel 785 nm yang terbukti dilengkapi dengan penolakan fluoresensi. Temukan lebih lanjut tentang solusi unik ini dalam White Paper kami.

White Paper: Identifikasi Material Bebas Fluoresensi 785 nm dengan MIRA XTR DS

3. Informasi apa yang bisa diperoleh dari spektrum Raman?

Puncak dalam spektrum Raman sangat sempit, yang meningkatkan spesifisitas dan selektivitas. Oleh karena itu, spektroskopi Raman dapat membedakan material yang sangat mirip atau mengidentifikasi analit target dalam campuran. Raman sangat baik untuk penjelasan struktural molekul, termasuk konektivitas dan saturasi. Puncak sidik jari yang unik dalam spektrum Raman dapat digunakan untuk membedakan antara spesies yang sangat mirip seperti isomer dan substansi yang berbeda hanya oleh satu gugus fungsional.

Spektroskopi Raman dapat membantu pengguna mengamati perkembangan reaksi kimia, perbedaan kristalinitas antara polimorf, dan perubahan energi ikatan yang timbul dari stres yang diterapkan pada material. Application Note berikut menawarkan wawasan lebih dalam tentang jenis studi ini.

Application Note: Spektroskopi Raman Portabel untuk Studi Polimorf dan Pemantauan Transisi Polimorf

Intensitas dalam spektrum Raman sebanding langsung dengan konsentrasi sampel dan juga dapat digunakan untuk analisis kuantitatif. Pelajari lebih lanjut dalam Catatan Aplikasi gratis kami di bawah ini.

Application Note: Analisis Kuantitatif Polimer Larut Air Menggunakan Spektrometer i-Raman EX

4. Bagaimana cara membaca spektrum Raman?

Meskipun spektrum Raman memiliki rentang potensial dari 0–4000 cm⁻¹, sebagian besar aplikasi dapat dipenuhi dengan rentang spektral yang lebih sempit. Daerah sidik jari, yaitu 400–1800 cm⁻¹, sebagian besar mengungkapkan lingkungan molekuler dari atom-atom. Ini memadai untuk identifikasi zat yang tidak dikenal dan verifikasi material (lihat gambar di bawah), keduanya bergantung pada identitas struktur molekuler.

Di luar daerah sidik jari, rantai karbon sederhana dan lampiran hidrogen memberikan kontribusi kecil terhadap identifikasi material. Namun, daerah bilangan gelombang tinggi sedang aktif diteliti di bidang medis untuk penelitian kanker, masalah gigi manusia, dan biofuel. Aplikasi khusus seperti struktur kristal pada mineral, gemologi, organologam, dan semikonduktor memerlukan informasi di bawah 400 cm⁻¹.

5. Apa keuntungan menggunakan spektroskopi Raman?

Raman adalah teknik analisis yang kuat:

Spesifisitas dan selektivitas kimia yang tinggi
Persiapan sampel yang sedikit atau tidak ada
Biaya konsumabel yang sedikit atau tidak ada
Analisis non-destruktif
Cepat — dari akuisisi data hingga hasil dalam hitungan detik
Antarmuka pengguna yang sederhana = kemudahan penggunaan
Analisis non-kontak, melalui penghalang
Fleksibilitas sampel
Faktor bentuk yang fleksibel — dari sistem meja hingga sistem portabel

Secara ringkas, daya tarik spektroskopi Raman adalah aplikasinya yang luas oleh non-teknisi di lingkungan non-tradisional. Raman membawa kemampuan kimia analitis keluar dari laboratorium dan memberikan identifikasi material instan di tempat yang dibutuhkan: di dok penerimaan, di fasilitas produksi makanan, museum, laboratorium rahasia, untuk analitik proses, atau bahkan di perbatasan. Semua ini adalah skenario ideal yang memanfaatkan kekuatan Raman.

Seri Real World Raman kami menunjukkan manfaat dari Raman portabel dalam pengaturan non-teknis.

Real World Raman: Menyederhanakan Inspeksi Bahan Baku Masuk

Real World Raman: MIRA DS dalam Aksi

Real World Raman: Mengungkap obat terlarang, dan ilegal yang dicampur fentanyl

6. Raman dapat digunakan untuk identifikasi zat yang tidak dikenal serta verifikasi material. Apa perbedaannya?

Identifikasi zat yang tidak dikenal adalah pengukuran kesamaan spektral antara zat yang tidak dikenal dan spektra pustaka. Metode identifikasi ini mudah diterapkan, cepat, dan cocok digunakan dengan pustaka kimia yang luas dan dapat disesuaikan. Contoh teknik ini adalah pengujian di lokasi terhadap kantong kecil bubuk putih yang disita saat pemberhentian lalu lintas, memberikan bukti cepat tentang ilegalitas di titik kontak tanpa mengekspos pihak berwenang terhadap potensi bahaya. Unduh White Paper kami di bawah ini untuk informasi lebih lanjut tentang topik ini.

White Paper: Mengidentifikasi Narkoba dalam Sampel Kompleks

Verifikasi material menggunakan Raman juga sangat baik, karena mengkonfirmasi konsistensi, kemurnian, dan kualitas bahan baku untuk produsen makanan, farmasi, produk perawatan rambut dan kulit, kosmetik, dan lainnya. Metode verifikasi ini mendeteksi perbedaan spektral kecil dengan memproyeksikan setiap spektrum sampel ke dalam model. Ini akan lulus atau gagal tergantung pada seberapa baik spektrum sampel cocok dengan model. Temukan lebih lanjut tentang verifikasi dengan spektroskopi Raman dalam Kertas Putih berikut.

White Paper: Verifikasi, nilai p, dan Training Set untuk Mira P

7. Siapa yang harus menggunakan Raman, serta di mana, kapan, bagaimana, dan mengapa?

Siapapun yang memerlukan analisis secara general, ilmiah atau industri, termasuk sektor :

Defense/Security professionals
Analis
Analis Forensik
Pekerja di dok penerimaan
Orang yang bekerja di bidang pendidikan dan penelitian

Di laboratorium, fasilitas manufaktur, lokasi kejahatan, atau di perbatasan.

Sistem portabel dan genggam dapat dibawa langsung oleh pengguna ke lokasi pengujian.

Ketika identifikasi, verifikasi, atau pembeda bahan yang cukup murni diinginkan—terutama saat berurusan dengan bubuk putih yang tidak dikenal dan bahan sintetis.

Alur kerja yang dipandu dan otomatis mengurangi pengambilan sampel menjadi prosedur tiga atau empat langkah, memberikan hasil dalam hitungan detik tanpa kerumitan.

Untuk menentukan konsistensi bahan, mengetahui apakah suatu zat berbahaya, mengidentifikasi bahan mencurigakan, atau mengonfirmasi identitas suatu material.

8. Apa itu SERS dan bagaimana SERS dapat membantu saya?

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) adalah teknik Raman khusus yang membantu pengguna mendeteksi jumlah jejak zat. Tidak semua bahan aktif dalam SERS, tetapi bahan yang sangat aktif dalam SERS dapat dideteksi pada tingkat bagian per juta (ppm, mg/L) atau bagian per miliar (ppb, µg/L). SERS juga dapat digunakan untuk mendeteksi komponen tertentu dalam campuran atau mengidentifikasi pewarna dan bahan yang sangat berwarna, karena SERS tidak terpengaruh oleh fluoresensi.

Tantangan terbesar untuk SERS adalah deteksi senyawa target dalam matriks kompleks, termasuk dalam air, pil (misalnya, obat-obatan yang diatur, obat-obatan yang dijual bebas, atau yang dijual di jalanan), dan berbagai jenis makanan. Dengan pengalaman dan penyelidikan, sifat unik dari analisis SERS dapat dimanfaatkan dengan persiapan sampel yang sederhana.

Temukan lebih lanjut tentang bagaimana SERS dibandingkan dengan Raman dalam posting blog kami sebelumnya.

Raman vs SERS… Apa Perbedaannya?

Kesimpulan

Pada akhirnya, spektroskopi Raman adalah teknik yang ideal untuk identifikasi atau verifikasi material yang dapat diakses oleh pengguna teknis dan non-teknis dalam berbagai pengaturan. Raman mudah diterapkan, menjaga sampel tetap utuh, dan dapat digunakan untuk menganalisis ribuan bahan. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang Raman dan berbagai manfaatnya, lihat artikel blog kami yang lainnya, Catatan Aplikasi, dan Kertas Putih kami.