Din laborator: Folosirea efectului Raman mai eficient pentru a studia particulele mici

În timp ce Raman Scattering este o modalitate foarte eficientă de a obține unele informații despre obiectul observat, este, de asemenea, un fenomen extrem de slab.

Raman Scattering este numit după laureatul Nobel Sir C V Raman. (Arhiva Express)

Particulele submicronice, cum ar fi moleculele, sunt prea mici pentru a fi văzute. Oamenii de știință folosesc diferite metode pentru a le observa indirect și a studia proprietățile lor. Una dintre aceste metode este de a studia razele de lumină care sunt împrăștiate de aceste particule.

Lumina poate interacționa cu un obiect în moduri diferite - este reflectată, refractă, transmisă sau absorbită în diferite măsuri, în funcție de obiectul cu care interacționează. În general, lumina, atunci când interacționează cu un obiect, este împrăștiată aleatoriu în toate direcțiile.

Atunci când obiectul în cauză este foarte mic, de o scară de câțiva nanometri (o miliardime de metru) sau mai puțin, cea mai mare parte a luminii incidente pe el trece netulburată, fără a ține seama de particule. Acest lucru se datorează faptului că aceste particule sunt mai mici decât lungimea de undă a luminii și, prin urmare, nu interacționează puternic cu undele luminoase. Foarte ocazional, totuși, nu mai mult de câteva ori într-un miliard, undele luminoase interacționează cu particula. Detectarea acestor unde de lumină împrăștiată poate oferi câteva informații foarte importante despre particulele cu care a interacționat lumina.

Unul dintre lucrurile pe care oamenii de știință le studiază este dacă lumina împrăștiată are aceeași energie pe care o avea înainte de a lovi particula sau dacă a existat o schimbare a nivelurilor de energie. Cu alte cuvinte, dacă interacțiunea a fost elastică sau inelastică.

Un anumit tip de împrăștiere inelastică, în care o schimbare a energiei luminii este efectuată din cauza vibrațiilor moleculei sau materialului sub observație, care duce la o modificare consecutivă a lungimii de undă, este Raman Scattering (sau Efectul Raman) - numit după fizicianul Sir CV Raman care l-a descoperit în anii 1920 și pentru care a câștigat Premiul Nobel în 1930.

În timp ce Raman Scattering este o modalitate foarte eficientă de a obține unele informații despre obiectul observat, este, de asemenea, un fenomen extrem de slab. De câțiva ani încoace, Dr. GV Pavan Kumar și echipa sa de la Institutul Indian de Educație și Cercetare Știință (IISER), Pune, încearcă să caute modalități de a spori efectele atât ale împrăștierii Raman, cât și ale împrăștierii elastice, astfel încât fenomenele să poată fi studiat mai ușor. Ei s-au uitat la creșterea numărului de unde luminoase supuse împrăștierii Raman și, de asemenea, la alinierea undelor împrăștiate într-o anumită direcție, astfel încât toate să poată fi captate de un senzor sau detector.

Într-o lucrare recentă din Nano Letters, dr. Pavan Kumar și echipa sa au raportat cum au reușit acest lucru prin utilizarea inovatoare a proprietăților speciale ale metalelor la scară nanometrică. Metalul pe care l-au folosit pe scară largă a fost argintul. Un fir nano-argint cuplat cu stratul de molecule sub observație a arătat rezultate foarte interesante. Pe lângă sporirea puterii împrăștierii Raman, firul de argint a acționat ca o antenă de ghidare a undelor, direcționând undele împrăștiate la un anumit unghi. S-a văzut că efectul se întărește și mai mult atunci când configurația a fost plasată pe un nanofilm de aur.

Pentru a se asigura că studiază lumina împrăștiată doar din molecula dorită și nu din sârma de argint sau folia de aur, experimentatorii au luat citiri ale luminii împrăștiate din fiecare dintre materialele individuale înainte de a le combina. Echipa a proiectat și construit un microscop special, numit microscop Fourier Plane Raman Scattering, pentru a măsura îmbunătățirea împrăștierii Raman, precum și pentru a detecta direcția exactă din care au apărut undele de lumină împrăștiate.

Semnalele primite de microscop pot oferi informații foarte bune despre mișcarea vibrațională a moleculelor din nano-cavitate, orientările acestora unele față de altele și distribuția unghiulară a luminii împrăștiate cu acuratețe și precizie ridicate. Dr. Pavan Kumar și echipa sa își continuă studiile pentru a vedea cum aceste experimente pot fi modificate pentru a obține rezultate și mai bune până la sensibilitatea la o singură moleculă.

joe pesci net worth

De asemenea, ei extrapolează metodele de microscopie Fourier la împrăștierea elastică și neliniară a luminii pentru a studia structura și dinamica materiei moi, cum ar fi coloizii, cristalele lichide și materia activă, care are conexiuni conceptuale cu celulele biologice, membranele și țesuturile.

Imparte Cu Prietenii Tai: