Phương pháp phân tích phổ Raman là một kỹ thuật quang phổ dựa trên sự
tán xạkhông đàn hồi của ánh sáng đơn sắc thường được phát từ một nguồn laser để
có thể nhận biết được các vật liệu.
Tán xạ không đàn hồi là hiện tượng tần số của các photon trong ánh sáng
đơn sắc bị thay đổi khi tương tác với mẫu. Các photon của ánh sáng laser được mẫu hấp thụ rồi sau đó lại được phát xạ lại. Tần số của các photon phát xạ lại bị thay đổi tăng hoặc giảm so với tần số ánh sáng đơn sắc ban đầu, được gọi là hiệu
ứng Raman. Sự thay đổi này cho biết thông tin về sự dao động, xoay vòng và các
thay đổi tần số thấp khác trong phân tử. Quang phổ Raman có thể được sử dụng để
nghiên cứu các mẫu khí, lỏng và rắn.
Hiệu ứng Raman dựa trên sự biến dạng của phân tử trong điện trường E
được xác định bởi khả năng phân cực α (hệ số phân cực) của phân tử. Chùm sáng laser có thể được coi là một sóng điện từ dao động với vector điện E. Khi tương tác với mẫu nó sẽ giảm momen lưỡng cực điện P = αE và làm biến dạng phân tử. Do hiện tượng biến dạng theo chu kỳ, phân tử sẽ bắt đầu dao động với tần số đặc trưng υm.
Hình 2. 9: Sơ đồcơ chế của tán xạ Raman
Dựa vào cấu trúc phân tử và cấu trúc tinh thể mà vật liệu sẽ có bộ cấu trúc
vùng năng lượng khác nhau và thu được các tín hiệu tán xạ Raman khác nhau. Từ đó ta được quang phổ của Raman. Ứng với mỗi vị trí đỉnh Raman đặc trưng cho
các phân tử và tập hợp các đỉnh ta có thểđịnh được vật liệu.
Tán xạ Raman là sự tán xạ không đàn hồi giữa photon và lượng tử dao động mạng. Tán xạ không đàn hồi có hai loại là tán xạ Stokes và tán xạ anti Stokes. Tán xạ Raman Stokes(tán xạ không đàn hồi do truyền năng lượng cho phân tử) xuất hiện do các chuyển dời từ mức năng lượng trạng thái cơ bản lên mức ảo và quay trở về mức năng lượng dao động cao hơn. Tán xạ Raman anti-Stokes ( tán xạ không đàn hồi do thu năng lượng từ phân tử ) xuất hiện do các chuyển dời từ mức năng lượng trạng thái cao (mức kích thích) lên mức ảo và quay trở về mức
năng lượng dao động thấp hơn.
Số sóng tuyệt đối (wavenumber) ̃ là nghịch đảo của bước sóng, . ̃ (cm-1) = 107/ (nm)
Công thức tính Raman shift
Raman shift (cm−1) = (λ1
ex −𝜆1
𝑒𝑚) × 107
Trong đó: 𝜆𝑒𝑥 là bước song kích thích (nm) 𝜆𝑒𝑚 là bước sóng phát xạ (nm)
Trong nghiên cứu này chúng tôi sẽ sử dụng hệ thống máy quang phổ Raman HR evolution – 1B Horiba, ống kính 100×, bước sóng laser 532 nm (laser He-Ne).