View
216
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Spettroscopia RamanSpettri Raman e polarizzabilitàSpettri Raman di risonanzaMicroscopia RamanSERS: Surface Enhanced Raman Spectroscopy
Transizioni coinvolte nei processi di scattering che considerano la dipendenza della polarizzabiltà molecolare da una vibrazione molecolare
Spettro della luce diffusa da CCl4 liquido a T ambiente
Spettri Raman: polarizzabilità della CO2
Nel caso della CO2 :•Il modo di stretching simmetrico porta a una variazione della polarizzabilitè e perciò è Raman attivo
• Il modo di stretching antisimmetric porta a una variazione simmetrica della polarizzabilità per cui NON è attivo in Raman
• i modi di bending degeneri non portano an una variazione della polarizzabilità per cui sono NON attivi in Raman
Spettri Raman: polarizzabilità dell’H2O
Nel caso dell’acqua tutti e tre i modi vibrazionali portano ad una variazione o nella dimensione o nella orientazione della polarizzabilità molecolare, per cui sono tutti e tre attivi in Raman
http://www.mbari.org/news/feature-image/laser-raman.html
The laser Raman spectrometerallows scientists to analyze the composition of many solids, liquids, and gases, simply by shining a laser on them. MBARI chemists and engineers worked for years to create a laser-Raman spectrometer that they could use in the deep sea. In this experiment, they are shining the green laser onto a sample of methane hydrate (an ice-like solid containing water and natural gas) about 1,000 meters (3,300 feet) below the ocean surface. Methane hydrate sometimes collects in seafloor sediments, where temperatures are just above freezing and pressures are hundreds of times higher than at the sea surface.
Esempio di uso “unusual”della spettroscopia Raman
Spettri Raman di risonanza
Confronto tra i processi di Raman normale e di risonanza e i processi di fluorescenza
Spettri Raman di risonanza
Spettri Raman di risonanza
Strumentazione Micro-RamanLaboratorio Didattico 3 piano: prof. D. Pedron
Laser
Microscopio
Monocromatore
L’uso del microscopio permette di conoscere la composizione chimica su scala di centinaia di nanometri
Laser
Monocr
Microscopia Raman
Esempio 1: Inclusioni cristalline in vetri antichiFotografia al microscopio Fotografia con polarizzatori
Microscopia Raman : individuare la natura del cristallo
Prof. R. Bertoncello e Prof. D. Pedron
Vatterite Calcite
Esempio 2 : Studio degli inchiostri usati per manoscritti antichi
Microscopia confocaleMigliore risoluzione spaziale grazie alle iridi interposte sul cammino del fascio incidente e della luce raccolta.
Risoluzione anche in 3D
d 2d
Esistono strumenti commerciali:Renishow- Jobin Yvon
SERS: Surface Enhanced Raman SpectroscopyRisonanza plasmonica di superficie
Non può essere eccitata direttamente da una r.e.m.
SERS: Surface Enhanced Raman Spectroscopy
Risonanza plasmonica in unaNanoparticella metallica (Au, Ag, Cu,..): puè essere eccitata da una r.e.m.
Dipendenza dalla costante dielettrica del mezzo.
SERS: Surface Enhanced Raman SpectroscopyLa frequenza di risonanza plasmonica dipende dalla forma delle nanoparticelle
SERS: Surface Enhanced Raman SpectroscopySuperfici rugose o nanostrutturate presentano risonanze plasmoniche che possono essere eccitate dalla r.e.m.
SERS: Surface Enhanced Raman Spectroscopy
Surface Enhanced Raman Scattering (SERS)
Raman RfreeSRS INI 0
RadsSSSERS AAINI 22
00
Enhancement Mechanism:Electromagnetic mechanism Chemical mechanism
EF ~ 107
plasmon dipolar field
Frequency:STOKES < LSPR abs < LASER
Surface plasmon
EF ~ 102
Rfree
Rads
metal alter molecule polarizability, broadened electronic levels or appear new ones due to CT
SERS: Surface Enhanced Raman Spectroscopy
SERS: Surface Enhanced Raman Spectroscopy
• Ag NPs in solution• cyanide anions with spermine in water• trevalling through the channel allows the cyaide absorption on Ag NPs
21Kneipp et al., Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 6 (2010) 214–226
Sampling of the pH inside a single cell through SERS imaging. Mercaptobenzoic acid (pMBA) adsorbed on Au NPs dispersed in the cell is used as sensor. From the intensity ratio of the two Raman bands at 1423 and 1076 cm-1 a pH scale is built. This scale is used to sample the pH in the cell (different colors mean different pH)
OHO
SH
pMBA
Uses of Metal Nanoparticles: SERS
22
Fluorescence amplification for SiO2@Au nanoshell: the fluorophore is indocyanine green, excited at 785nm, and emitting between 800 and 900 nm. Nanoshell are first coated with human serum albuminum and afterwards with the fluorophore.Fluorescence amplification increases steadily as the wavelength of the NP plasmon resonance corresponds to the wavelengths where the fluorophore absorbs and emits.
Tam et al, NanoLett., 2007, 7, 496
Uses of metal NPs: Fluorescence intensity modulation
Recommended