Fra laboratoriet: Brug af Raman-effekten mere effektivt til at studere små partikler

Mens Raman-spredning er en meget effektiv måde at få nogle oplysninger om objektet under observation, er det også et ekstremt svagt fænomen.

Raman-spredningen er opkaldt efter nobelpristageren Sir C V Raman. (Express-arkiv)

Sub-mikron partikler, såsom molekyler, er for små til at blive set. Forskere bruger forskellige metoder til indirekte at observere dem og studere deres egenskaber. En af disse metoder er at studere lysstråler, der er spredt af disse partikler.

Lys kan interagere med et objekt på forskellige måder - det reflekteres, brydes, transmitteres eller absorberes i forskellige mål, afhængigt af objektet det interagerer med. Generelt er lys, når det interagerer med et objekt, tilfældigt spredt i alle retninger.

Når det pågældende objekt er meget lille, af skalaen på nogle få nanometer (en milliardtedel af en meter) eller mindre, går det meste af lyset, der falder ind på det, uforstyrret, uden at tage hensyn til partiklen. Dette skyldes, at disse partikler er mindre end lysets bølgelængde og derfor ikke interagerer stærkt med lysbølger. Men meget lejlighedsvis, ikke mere end et par gange i en milliard, interagerer lysbølger med partiklen. Detektering af disse spredte lysbølger kan give nogle meget vigtige oplysninger om partikellyset har interageret med.

En af de ting, som forskere undersøger, er, om det spredte lys har den samme energi, som det havde, før det ramte partiklen, eller om der var en ændring i energiniveauet. Med andre ord, om interaktionen var elastisk eller uelastisk.

En særlig type uelastisk spredning, hvor en ændring i lysets energi udføres på grund af vibrationerne fra molekylet eller materialet under observation, hvilket fører til en deraf følgende ændring i bølgelængde, er Raman-spredning (eller Raman-effekt) - opkaldt efter fysikeren Sir CV Raman, der opdagede det i 1920'erne, og som han vandt Nobelprisen for i 1930.

Mens Raman-spredning er en meget effektiv måde at få nogle oplysninger om objektet under observation, er det også et ekstremt svagt fænomen. I flere år nu har Dr. GV Pavan Kumar og hans team ved Indian Institute of Science Education and Research (IISER), Pune, forsøgt at lede efter måder at forstærke virkningerne af både Raman og elastisk spredning, så fænomenerne kan nemmere studeres. De har kigget på at øge antallet af lysbølger, der gennemgår Raman-spredning, og også justere de spredte bølger i en bestemt retning, så de alle kan opfanges af en sensor eller detektor.

I et nyligt papir i Nano Letters rapporterede Dr. Pavan Kumar og hans team, hvordan de opnåede dette gennem innovativ brug af specielle egenskaber ved metaller på nanoskala. Det metal, de brugte meget, var sølv. En nano sølvtråd koblet med laget af molekyler under observation viste meget interessante resultater. Udover at øge styrken af ​​Raman-spredningen virkede sølvtråden som en bølgelederantenne, der dirigerede de spredte bølger i en bestemt vinkel. Effekten sås at blive forstærket yderligere, da opsætningen blev placeret på en guld nanofilm.

For at sikre, at de kun studerede det spredte lys fra det ønskede molekyle og ikke fra sølvtråden eller guldfolien, tog forsøgslederne aflæsninger af spredt lys fra hvert af de individuelle materialer, før de kombinerede dem. Holdet designede og byggede et specielt mikroskop, kaldet Fourier Plane Raman-spredningsmikroskop, til at måle forstærkningen af ​​Raman-spredning, samt til at detektere den nøjagtige retning, hvorfra de spredte lysbølger kom frem.

De signaler, som mikroskopet modtager, kan give meget god information om molekylers vibrationsbevægelse i nano-hulrum, deres orientering i forhold til hinanden og vinkelfordelingen af ​​det spredte lys med høj nøjagtighed og præcision. Dr. Pavan Kumar og hans team fortsætter med deres undersøgelser for at se, hvordan disse eksperimenter kan justeres for at få endnu bedre resultater ned til enkelt-molekyle følsomhed.

joe pesci nettoværdi

De ekstrapolerer også Fourier-mikroskopimetoderne til elastisk og ikke-lineær lysspredning for at studere strukturen og dynamikken af ​​blødt stof såsom kolloider, flydende krystaller og aktivt stof, som har konceptuelle forbindelser til biologiske celler, membraner og væv.

Del Med Dine Venner: