紅外光譜與拉曼光譜

關(guān)于紅外光譜與拉曼光譜第1頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月你知道什么有機(jī)物名稱及分子式？

（請六人一組，寫出盡可能多的有機(jī)物名字和分子式）第2頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月目前人類已知的有機(jī)物達(dá)8000多萬種烷烴，烯烴，炔烴，環(huán)烷烴，芳香烴，雜環(huán)化合物，醇，芳香醇，酚，醚，醛，羧酸，羧酸衍生物（酰鹵，酰胺，酸酐），酯，胺，腈，氨基酸，肽，蛋白質(zhì)，糖類…第3頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月C的不同形態(tài)?第4頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月思考1：不同分子，不同形態(tài)本質(zhì)的不同？電子數(shù)目？元素種類？原子與原子之間鏈接方式？思考2：紅外光譜和Raman光譜的基本原理？畫圖解釋第5頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1紅外光譜的基本原理1800年，英國天文學(xué)家赫歇爾首次發(fā)現(xiàn)紅外光來源于分子振動能級間的躍遷振-轉(zhuǎn)光譜：振動能級間的躍遷通常會伴隨轉(zhuǎn)動能級紅外光譜已經(jīng)成為物質(zhì)鑒別、化合物結(jié)構(gòu)分析的主要手段第6頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1.1紅外光譜概述聚苯乙烯薄膜的紅外吸收光譜第7頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月紅外光譜波段的劃分THz的頻率、波長、波數(shù)？與物質(zhì)的什么運(yùn)動相關(guān)？第8頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月Teraherzspectrum1THz:4meV,0.1-10THz，遠(yuǎn)紅外和微波之間半導(dǎo)體激子束縛能，光學(xué)聲子，超導(dǎo)能隙，磁場作用下Landau能級間隔，生物大分子振動能級，凝聚態(tài)和液體中載流子的響應(yīng)第9頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1.2振動頻率(1)分子振動能級(2)振動選律：相鄰振動能級之間的躍遷是允許的

(3)振動基頻(4)非簡諧振動下，能級躍遷可以為即倍頻或合頻也是允許的鍵力常數(shù)，與原子間的作用力大小相關(guān)第10頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月n=0時(shí)，振動能？雙原子分子振動能級的能量是量子化的，雙原子分子振動在n=0時(shí)能量最低，即在絕對零度時(shí)，振動能量為1/2hν，該能量也被稱為零點(diǎn)能。零點(diǎn)能的存在表明即使在絕對零度的條件下，分子還是不斷地進(jìn)行振動。當(dāng)入射紅外線的能量與振動能級差相同時(shí)，分子吸收紅外線躍遷到高能級第11頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1.3分子振動方式

振動頻率大小

彎曲振動

伸縮振動鍵BA第12頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1.3分子振動方式(Cont.)N個(gè)原子的分子，分子振動模式數(shù)？第13頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1.4振動選律（紅外活性）

引起電偶極距發(fā)生變化的振動才能產(chǎn)生紅外吸收

何謂電偶極距？空間中的兩個(gè)電荷分子中電荷分布不均勻分子鍵中

振動引起電偶極距的變化第14頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1.5紅外吸收強(qiáng)度

根據(jù)摩爾吸光系數(shù)劃分

相比紫外-可見吸收強(qiáng)度要小很多

吸收強(qiáng)度與偶極矩變化幅度相關(guān)，偶極矩變化越大，吸收強(qiáng)度越大第15頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)6.2.1功能團(tuán)的紅外特征吸收頻率功能團(tuán)區(qū)4000~1300cm-1含氫官能團(tuán)，雙鍵或三鍵官能團(tuán)指紋區(qū)1300~600cm-1不含氫單鍵，彎曲振動第16頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）X-H（X為C,N,O,S等）伸縮振動區(qū)4000~2500cm-1

OH3600~2500cm-1

游離羥基，3600cm-1附近，中等強(qiáng)度尖峰，氫鍵→低波數(shù)，寬且強(qiáng)

羧酸羥基，3600cm-1~2500cm-1，寬而強(qiáng)的峰

水分子OH鍵，3300cm-1附近

CH3000cm-1附近

飽和CH（環(huán)除外）<3000cm-1，不飽和CH>3000cm-1，三鍵的CH峰在約3300cm-1處，雙鍵和苯環(huán)的CH峰在3100~3010cm-1

甲基CH3，特征吸收峰2962cm-1和2872cm-1

亞甲基CH2，2926cm-1和2853cm-1

NH3500~3300cm-1

中等強(qiáng)度的尖峰伯氨基(2個(gè)NH鍵)，2個(gè)吸收峰；仲氨基，1個(gè)吸收峰；叔氨基，無第17頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）三鍵和累積雙鍵伸縮振動區(qū)2500~2000cm-1

C≡C，2280~2100cm-1，強(qiáng)度較弱

C≡N，2260~2240cm-1，強(qiáng)度中等累積雙鍵有丙二烯類（-C=C=C-）、烯酮類（-C=C=O）、異氰酸脂類（-N=C=O）等

二氧化碳（O=C=O），2350cm-1附近，弱吸收帶一些XH伸縮振動，當(dāng)X的原子質(zhì)量較大時(shí)，比如：B、P、Si等，也會出現(xiàn)在該區(qū)第18頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）雙鍵伸縮振動區(qū)2000~1500cm-1

羰基C=O伸縮振動，1760~1690cm-1，強(qiáng)吸收峰

芳香族化合物的C=C伸縮振動（環(huán)的骨架振動），1600~1585cm-1和1500~1400cm-1

烯烴化合物C=C伸縮振動，1667~1640cm-1，中等強(qiáng)度或弱吸收峰（4）CH彎曲振動區(qū)1500~1300cm-1

甲基CH3，1375cm-1和1450cm-1，后者一般會與亞甲基CH2的剪式彎曲振動峰（1465cm-1）重合在一起連在同一個(gè)碳原子上的多個(gè)甲基

異丙基(CH3)2CH-，1385~1380cm-1和1370~1365cm-1，強(qiáng)度相當(dāng)?shù)姆?/p>

叔丁基(CH3)3C-，1395~1385cm-1和1370cm-1，后者強(qiáng)度大于前者第19頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）單鍵伸縮振動區(qū)1300~910cm-1

C-O單鍵伸縮振動，1300~1050cm-1

醇、酚、醚、羧酸、酯等，強(qiáng)吸收峰醇，1100~1050cm-1

酚，1250~1100cm-1

酯，1240~1160cm-1和1160~1050cm-1C-C和C-X（鹵素）伸縮振動也在該區(qū)有峰。第20頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月（6）<910cm-1

苯環(huán)面外彎曲振動，強(qiáng)吸收峰，可判斷有無芳香族化合物第21頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月（6）<910cm-1

（Cont.）

亞甲基（CH2）的面內(nèi)搖擺振動，780~720cm-14個(gè)以上的亞甲基連成直線，吸收在722cm-1，隨著相連的甲基數(shù)目減少，吸收峰會向高波數(shù)移動，以此可以推測分子鏈的長短

烯烴CH面外彎曲振動，第22頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2.2影響振動吸收頻率的因素（1）質(zhì)量效應(yīng)第23頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）誘導(dǎo)效應(yīng)

電效應(yīng)之一，基團(tuán)相互作用→電子云密度→鍵力常數(shù)給電子誘導(dǎo)（烷基）和吸電子誘導(dǎo)（鹵素）（3）共軛效應(yīng)

雙鍵之間以1個(gè)單鍵間隔，使鍵力常數(shù)減小，頻率降低，但強(qiáng)度增加第24頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）空間效應(yīng)

空間阻礙，基團(tuán)破壞共面性，降低共軛效果，向高波數(shù)移動

環(huán)張力，隨環(huán)減小而增大，削弱環(huán)內(nèi)鍵的作用，移向低波數(shù)

增強(qiáng)環(huán)外鍵的作用，移向高波數(shù)第25頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）氫鍵作用

假設(shè)形成氫鍵X—H---Y（H與Y之間為氫鍵作用），那么原先位于高波數(shù)的尖銳的X-H伸縮振動峰，會移向低波數(shù)，并且峰會變寬變強(qiáng)氣體正己酸液體正己酸C=O1760→1700H-O3200~2500寬且強(qiáng)第26頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月（6）耦合效應(yīng)

兩個(gè)頻率相近的基團(tuán)相鄰并共用一個(gè)原子連接時(shí)會發(fā)生耦合效應(yīng)，會產(chǎn)生兩個(gè)吸收峰，分別高于和低于單個(gè)基團(tuán)相連時(shí)的振動頻率N=O伸縮振動1530和1360cm-1第27頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月（7）費(fèi)米共振

當(dāng)某一振動的倍頻出現(xiàn)在同一對稱類型的另一振動基頻附近，會發(fā)生振動的強(qiáng)耦合，導(dǎo)致出現(xiàn)高于和低于未混合的倍頻和基頻的兩個(gè)頻率，并且倍頻的強(qiáng)度會顯著增加

-CHO基團(tuán)CH伸縮振動基頻2830~2695cm-1CH彎曲振動倍頻在2780cm-1費(fèi)米共振形成2820和2720cm-1兩個(gè)吸收峰，而且倍頻峰的強(qiáng)度顯著提高

第28頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月（8）外部因素

態(tài)效應(yīng)

氣態(tài)，分子間相互作用小，低壓下可以獲得光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)，如轉(zhuǎn)動能級，增大氣壓，碰撞作用導(dǎo)致吸收譜帶變寬，損失部分精細(xì)結(jié)構(gòu)

液態(tài)，分子間相互作用大，紅外光譜中將不會出現(xiàn)轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)，而且液態(tài)時(shí)如果發(fā)生氫鍵作用，會導(dǎo)致吸收峰的頻率、數(shù)目和強(qiáng)度發(fā)生重大變化

溶劑溶劑與樣品發(fā)生締合作用，影響樣品分子化學(xué)鍵的力常數(shù)

樣品分子含極性基團(tuán)時(shí)，極性溶劑就會嚴(yán)重影響紅外吸收頻率

第29頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.3紅外光譜的測量6.3.1紅外光譜儀的基本組成（1）紅外光源

能斯脫燈，<10~15μm，穩(wěn)定性好，不需水冷，需專門的預(yù)熱裝置，價(jià)格昂貴，易折斷

硅碳棒，>10~15μm，價(jià)格便宜，不需專門的預(yù)熱裝置，可提供的短波紅外輻射，但是需水冷，易折斷

珀金-埃爾默光源（改良的能斯托燈），具有更好機(jī)械性能和光譜性能，它不易折斷，能夠提供2~25μm范圍的紅外輻射第30頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）樣品池

要求在紅外波段透明第31頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）探測器

熱探測器，熱電偶、高萊池、熱（釋）電探測器等

熱（釋）電探測器，硫酸三甘氨酸脂TGS，響應(yīng)速度很快，多用于紅外傅里葉變換光譜儀光導(dǎo)型光電探測器，Hg-Cd-Te（MCT）、PbS、InSb

MCT，中紅外及遠(yuǎn)紅外，使用時(shí)需用液氮冷卻至約77K以降低噪聲，靈敏度比TGS高，在紅外傅里葉變換光譜儀中也使用較多

PbS，近紅外，室溫下即可第32頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.3.2紅外光譜儀（1）色散型光譜儀第33頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）傅立葉變換光譜儀第34頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.3.3樣品制備（1）氣體樣品紅外透明材料2.5-10cm第35頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）液體樣品

不易揮發(fā)、無毒且具有一定粘度的液體，直接涂于NaCl或KBr晶片上進(jìn)行紅外光譜測量

易揮發(fā)液體，需使用專用液體樣品池0.05-1mm，由它調(diào)節(jié)光程第36頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）固體樣品

壓片法固體樣品固體分散介質(zhì)KBr,NaCl1:100~200混合研細(xì)壓片測光譜易潮解，會受游離OH鍵吸收峰影響，利用參比減小干擾

糊狀法，樣品粉末與糊劑（重?zé)N油或六氯丁二烯）研磨成糊狀，用組合窗片組裝后測量。

重?zé)N油，長鏈烷烴，3000~2850cm-1的CH伸縮振動、1456cm-1和1379cm-1的CH變形振動以及720cm-1的CH2平面搖擺振動

六氯丁二烯，1700~600cm-1有多個(gè)吸收峰第37頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）固體樣品（Cont.）

薄膜法，一般用于聚合物（很難研磨成細(xì)粉）聚合物溶解于易揮發(fā)有機(jī)溶劑滴于紅外窗片上薄膜溶劑揮發(fā)

溶液法，將固體溶于溶劑，再按液體方式測量光譜第38頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）特殊紅外光譜測量法第39頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.4紅外光譜解析6.4.1紅外光譜的特征要素

吸收峰的位置、強(qiáng)度和形狀，不僅要關(guān)注峰位，也要關(guān)注峰的強(qiáng)度和形狀

(1)C=O，最強(qiáng)或次強(qiáng)峰，如果1760~1690cm-1有弱吸收峰，說明樣品不含羰基，只是樣品中含有少量羰基化合物

(2)

只有當(dāng)官能團(tuán)在各個(gè)區(qū)的特征吸收頻率均存在時(shí)，才能判斷某個(gè)官能團(tuán)是否存在締合-OH締合-NH2≡C-H峰較寬峰有分叉峰較尖銳第40頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.4.2紅外光譜解析的一般步驟在獲得分子式后，紅外光譜解析可按如下步驟進(jìn)行，(1)計(jì)算不飽和度n—四價(jià)元素?cái)?shù)t—三價(jià)元素?cái)?shù)m—一價(jià)元素?cái)?shù)第41頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.4.2紅外光譜解析的一般步驟（Cont.）(2)確定碳鏈骨架，由高波數(shù)到低波數(shù)區(qū)，CH伸縮振動→不飽和碳碳伸縮振動→CH面外彎曲振動低于高于3000cm-1附近CH伸縮振動飽和烴烯烴炔烴芳香2500~1500cm-1不飽和CC伸縮2280~2100cm-1炔烴1667~1640cm-1烯烴1600~1585cm-11500~1400cm-1芳香族化合物<910cm-1確定取代基數(shù)目及位置(3)確定其它官能團(tuán)區(qū)，如C=O、OH、C≡N等第42頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.4.3紅外光譜解析實(shí)例——例1：C6H14第43頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月解答：第44頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.4.3紅外光譜解析實(shí)例——例2：C4H5N

第45頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月解答：第46頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.4.3紅外光譜解析實(shí)例——例3：C7H9N

第47頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月解答：第48頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂練習(xí)1．乙烯中C-H鍵的力常數(shù)為5.008N/cm，則其C-H鍵伸縮振動的紅外吸收波數(shù)為多少？（氫原子質(zhì)量為，1.67×10-27kg）2、如果C-C，C-N和C-O鍵的力常數(shù)相等，那么它們伸縮振動的紅外吸收頻率大小關(guān)系如何？3、一種溴甲苯C7H7Br在801cm-1有一個(gè)單吸收峰，試寫出其分子結(jié)構(gòu)。4、下列兩個(gè)化合物在紅外光譜上主要差別是什么？第49頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月附錄：溴甲苯C7H7Br的紅外光譜1000900800700600500cm-1745cm-1681cm-1835cm-1801cm-1第50頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.5拉曼光譜6.5.1拉曼光譜的基本原理

拉曼光譜的能級躍遷解釋第51頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月拉曼散射現(xiàn)象在實(shí)驗(yàn)上是1928年首先由印度科學(xué)家拉曼(C.V.Raman)發(fā)現(xiàn)的，因此稱為拉曼散射。拉曼在研究液體和晶體內(nèi)的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)散射光中除了與入射光原有頻率ω0相同的瑞利散射線外，譜線兩側(cè)還有頻率為ω0±ω1,ω0±ω2…等散射線存在。拉曼散射概念第52頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月

量子物理解釋入射光子、散射光子和準(zhǔn)粒子(如聲子)構(gòu)成一個(gè)體系；散射過程：消滅一個(gè)入射光子、產(chǎn)生一個(gè)散射光子同時(shí)一個(gè)準(zhǔn)粒子不變~瑞利產(chǎn)生~斯托克斯消滅~反斯托克斯第53頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月幾點(diǎn)說明(1)激發(fā)光能量，高于振動能級能量，低于電子能級能量，并遠(yuǎn)離分析物的紫外-可見吸收峰(2)散射線的強(qiáng)度，瑞利線>斯托克斯線>反斯托克斯線激發(fā)光波長越短靈敏度越高(3)斯托克斯線與反斯托克斯線對稱分布(4)拉曼位移，相對于入射光頻率的頻移與分子振動能級相關(guān)第54頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月四氯化碳的拉曼光譜第55頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月ANTI-STOKES0-

RayleighSTOKES0+

0在每條原始入射譜線（頻率ω0

）兩旁都伴有頻率差相等的散射譜線在長波一側(cè)的（頻率為ω0

－ωj

）稱為紅伴線或斯托克斯線在短波一側(cè)的（頻率為ω0

＋ωj）稱為紫伴線或反斯托克斯線第56頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.5.2拉曼活性

引起分子極化率變化的能級躍遷才是允許的！

極化：讓正、負(fù)電荷分開的過程在分子中，分子是具有電荷分布的粒子，分子形狀變化時(shí)，正、負(fù)電荷間距也會隨之改變，因此分子極化率實(shí)際上也反映了分子變形的大小雙原子分子，當(dāng)兩個(gè)原子間距最大時(shí)極化率最大，間距最小時(shí)極化率最小。＋-＋-極化第57頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月拉曼活性與紅外活性比較第58頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月拉曼光譜與紅外光譜的互補(bǔ)性1,3,5-三甲苯茚第59頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.5.3拉曼光譜與紅外光譜的比較（1）物理機(jī)理不同，電偶極矩變化，極化率變化（2）光源不同，紅外光譜的入射光和檢測光均為紅外光，而拉曼光譜的入射光和散射光可以都是可見光（便于探測）（3）光譜坐標(biāo)不同，吸收度和散射光強(qiáng)，波數(shù)和拉曼位移（4）峰的特征不同，拉曼光譜峰陡且分辨率高，紅外光譜峰重疊嚴(yán)重（5）水的影響，水的拉曼光譜很簡單，其紅外光譜吸收峰則很多（6）靈敏度，拉曼光譜靈敏度更高，消耗樣品更少（7）其它，利用斯托克斯線與反斯托克斯線的強(qiáng)度比測量溫度，空間分辨率高（激光準(zhǔn)直性好）（8）拉曼光譜的缺陷，損壞樣品（激光光強(qiáng)大），熒光信號的干擾（？）第60頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.5.4拉曼光譜的測量

信號探測方向與入射光傳播方向垂直

激發(fā)光波長選擇：減小熒光？減小吸收？波長盡量短？第61頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.5.4拉曼光譜的測量(Cont.)

退偏度測量，分子對稱性越高，退偏比越小第62頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.5.5拉曼光譜增強(qiáng)——

表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)（SERS）

將分子吸附在極微小金屬顆粒表面或其附近，這樣測得的拉曼光強(qiáng)要比常規(guī)方法高103~106倍，銀、金或銅

基本原理：SERS效應(yīng)主要由金屬表面基質(zhì)受激而使局部電磁場增強(qiáng)所引起，與光波長對應(yīng)的金屬表面粗糙度大小，與波長相關(guān)的金屬電介質(zhì)作用程度

影響SERS效應(yīng)的因素：帶孤對電子或π電子云的分子呈現(xiàn)的SERS效應(yīng)最強(qiáng)，芳氮或含氧化合物（如芳胺和酚）也具有強(qiáng)的SERS效應(yīng)，電負(fù)性功能團(tuán)（如羧酸）也能觀察SERS效應(yīng)第63頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月Shell-isolatednanoparticle-enhancedRamanspectroscopyJ.F.Lietal.,Nature464,392(2010)TheworkingprinciplesofSHINERScomparedtoothermodes第64頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月Detectionofhydrogenadsorptiononsingle-crystalflatsurfacesofPtandSibySHINERS第65頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月InsituprobingofbiologicalstructuresbySHINERS第66頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月Insituinspectionofpesticideresiduesonfood/fruit第67頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.5.5拉曼光譜增強(qiáng)——

共振拉曼光譜

虛態(tài)不是分子實(shí)際的本征態(tài)，這樣使得吸收和散射的概率都很小

基本思路，選擇激發(fā)光源頻率，使分子吸收該頻率光子后能躍遷到電子激發(fā)態(tài)，使原來的虛態(tài)變成本征態(tài)，提高拉曼散射幾率共振拉曼光譜技術(shù)要求光源頻率可調(diào)諧，以方便本征態(tài)的選擇和激發(fā)

如果樣品本身具有熒光效應(yīng)，共振拉曼光譜會受熒光影響較大第68頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.5.5拉曼光譜增強(qiáng)——

非線性拉曼光譜

激光光強(qiáng)增加到一定程度時(shí)，拉曼散射光強(qiáng)與入射光強(qiáng)存在非線性關(guān)系

受激拉曼效應(yīng)，超拉曼效應(yīng)非線性拉曼光譜具有信噪比高、靈敏度高、光譜分辨率高、空間分辨能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且可用于研究高階極化率第69頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月6.5.6拉曼光譜的應(yīng)用

有機(jī)化合物①同種分子的非極性鍵，如S-S,C=C,N=N,C≡C等，會產(chǎn)生強(qiáng)拉曼譜帶，并且強(qiáng)度隨單鍵→雙鍵→叁鍵依次增加②C≡N,C=S,S-H的伸縮振動，產(chǎn)生的紅外吸收譜帶一般較弱，而在拉曼光譜中則是強(qiáng)譜帶③環(huán)狀化合物的對稱呼吸振動（即C-C鍵的全對稱伸縮振動）往往是強(qiáng)拉曼譜帶④在拉曼光譜中，X=Y=Z,C=N=C,O=C=O這類鍵的對稱伸縮振動是強(qiáng)譜帶，反對稱伸縮振動是弱譜帶，而紅外光譜與此相反⑤C-C伸縮振動在拉曼光譜中是強(qiáng)譜帶⑥醇OH鍵的拉曼譜帶較弱，它的拉曼光譜與烷烴的相似第70頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月

無機(jī)化合物

各種礦化物如碳酸鹽、磷酸鹽、呻酸鹽、饑酸鹽、硫酸鹽、錮酸鹽、鴿酸鹽、氧化物和硫化物等的分析高嶺土、多水離嶺土及陶土等（紅外光譜難以鑒定）過渡金屬配合物、生物無機(jī)化合物以及稀土類化合物等測定硫酸、硝酸等強(qiáng)酸的解離常數(shù)等

其它方面高聚物的硫化、風(fēng)化、降解、結(jié)晶度和取向性等在生物體系研究方面，拉曼光譜可直接對生物環(huán)境中（水溶液體系、pH接近中性等）的酶、蛋白質(zhì)、核酸等具有生物活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究利用拉曼光譜技術(shù)研究各種疾病和藥物的作用機(jī)理第71頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月拉曼光譜在司法文書鑒定方面的應(yīng)用

不同品牌圓珠筆墨跡的拉曼光譜第72頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月例1.鑒別同一成分C但晶體結(jié)構(gòu)不同的材材料I.化學(xué)分子或材料鑒別應(yīng)用舉例第73頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月I.化學(xué)分子或材料鑒別M.S.Dresselhausetal.,NanoLett.10,751(2010)第74頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月下面大家歡迎熊雯同學(xué)講Raman光譜在石墨烯研究中的應(yīng)用！第75頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月

實(shí)際案例1:不同年份紅色印章印跡的拉曼光譜圖(a)2006年

（b)2005年(c)2004年(d)2003年(e)檢材上的公章印跡2002年第76頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月

實(shí)際案例2:

藍(lán)黑墨水病歷記錄的拉曼光譜圖

(a)3月6日

(b)3月7日(c)3月8日（檢材）(d)3月9日第77頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月例.

由拉曼光譜獲得DNA結(jié)構(gòu)II.晶體結(jié)構(gòu)測定和鑒別第78頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月 III.相結(jié)構(gòu)判別和相變研究

例1.硅的晶體（長程有序）/非晶（長程無序）70cm-1480cm-14cm-1520cm-1第79頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月例2

Ni/Zr/Ni和Ni/Co/Ni

合金膜耐高溫性質(zhì)

鎳的硅化物是下一代CMOS器件的重要材料，但是在高溫時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮栎^高的NiSi2

材料結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度 缺點(diǎn)

NiSi~600°C不耐高溫

Ni/Pt/Ni，~800°CPt貴金屬

Ni/Zr/Ni？

Ni/Co/Ni？Ni/Zr/Ni/Si/650

Ni/Zr/Ni/Si/800Ni/Zr/Ni/Si/850Ni/Co/Ni/Si/650Ni/Co/Ni/Si/800NiSi2>800°C<650°C

-J.RamanSpectrosc.2006;37:951–953第80頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月IV.參數(shù)測量和物性研究

例1.

拉曼成像技術(shù)測量集成電路CoSi電極微米尺度的應(yīng)力分布

-Semicond.Sci.Technol.13,634(1998).

第81頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月

關(guān)于Raman光譜的深入討論第82頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月問題Raman散射實(shí)驗(yàn)中泵浦光的頻率能否小于分子振動頻率？答：可以，這與激光冷卻相關(guān)第83頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月Whycoldatoms?

物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)與其運(yùn)動規(guī)律及其相互作用的自然科學(xué).要開展研究,就要把研究對象拿在手,進(jìn)行仔細(xì)地觀察和測量．

ideals

在微觀尺度上操縱原子分子使原子、分子的運(yùn)動速度降至極小,使它們保持相對獨(dú)立,很少相互作用,長久以來是物理學(xué)家的一個(gè)夢想.

根據(jù)分子運(yùn)動理論,在常溫下,所有原子分子都在高速運(yùn)動著.以空氣中的氫分子為例,室溫下均以1100m/s的速率運(yùn)動,即