라만실험 에비레포트

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라만실험 에비레포트..hwp

본문 예비 레포트 1. 실험 목적 : 라만 분광법(Raman spectroscopy)은 1928년 인도의 과학자 찬드라 세카르 라만이 발견한 라만 효과를 이용, 특정 분자에 레이저를 쏘았을때 그 분자의 전자의 에너지준위의 차이만큼 에너지를 흡수하는 사건을 통해 분자의 종류를 알아내는 방법이다. 이러한 원리를 이해하고 주어진 시료를 실험을 통해 시료의 특성과 분자구조를 규명할 수 있다. 2. 실험 이론 : 라만(Raman) 분광학은 인도의 물리학자 C. V. Raman 경이 단색광의 빛을 쪼여준 액체 시료로부터 입사된 단색광과 다른 파장의 빛이 산란되는 현상을 1928년 최초로 관찰 하여 보고한 이래로 분광학 기술로 개발되고 체계화되어 현재는 IR 분광법(Infrared spectroscopy)과 함께 진동 모드의 변화를 추적함으로써 분자의 구조와 특성을 밝히는 진동분광학(Vibrational Spectroscopy)이란 학문영역의 독자적인 한 영역을 구축하고 있습니다. 이 라만 분광법은 원래 빛의 약한 라만 산란현상을 이용하였기 때문에 적외선분광법보다 먼저 태동을 하였으면서도 발전 속도가 느려 적외선분광법만큼 그 동안 많이 활용되지 못했는데, 광원으로써 출력이 좋은 레이저의 출현과 함께 급속도로 발전하여 지금은 여러 연구분야에서 각광을 받고 있는 진동분광학중의 하나입니다. 라만분광법은 진동운동을 하고 있는 분자에 단색광의 입사광을 쪼여줄 때 그 분자가 가지는 진동자들이 입사광의 에너지를 자신이 진동하는 에너지만큼 흡수, 방출, 또는 아무 변화 없이 그대로 통과시켜 입사광의 에너지와는 다른 3 가지 형태의 빛을 내놓게 되는데 이것이 라만산란현상의 기본이 됩니다. 분자가 외부로부터 입사된 빛에너지(νo)에서 일정 에너지(ν1)를 흡수하는 Stokes scattering(νo-ν1), 이미 들떠 있던 분자들로부터 에너지를 얻어서 더 높은 진동수를 가지는 anti-Stokes scattering(νo+ν1), 그리고 입사광과 동일한 에너지를 내는 Rayleigh scattering이 기본 산란 현상입니다.(그림a) page pageWrapper content contentWrapper c38707 이 세 가지 산란 중 라만 분광법에서 가장 많이 사용하는 분야는 Stokes 산란인데 이것은 Stokes 산란의 세기는 그림 b에 나타난 것 처럼 어떤 진동모드의 바닥 상태, 즉 진동에너지준위 v=0상태에 존재하는 분자들의 수에 비례하며, 반면에anti-Stokes산란은 v=1상태에 존재하는 분자들의 수에 비례 하게 되는데 v=0와 v=1에 분포되는 분자들의 수는 볼쯔만 분포식을 따르므로 실내온도에서 대부분의 분자들은 그림 c에서 볼 수 있듯이 바닥 상태에 많이 존재하게 되어 Stokes 밴드의 크기를 추적함으로써 분자들 수의 증감을 알 수 있는 것입니다. 따라서 Stokes밴드의 위치로부터는 진동모드의 에너지를 밴드의 크기로 부터는 분자들의 양을 측정할 수 있기 때문에 라만 스펙트럼을 얻음으로써 그 시료의 특성과 분자구조를 규명할 수 있는 것입니다. 식으로 표현된 라만산란은 μ=αE로 나타낼 수 있는데 여기서 μ는 유발쌍극자 모멘트, α는 분자의 편극율, 그리고 E는 빛의 전기장입니다. .위의 식에 바탕을 두고 분자의 관점에서 보면 진동하면서 분자의 전자운이 쉽게 움직일 수 있는, 즉 편극율이 큰 분자일 때 그리고 입사광 관점에서 보면 에너지가 큰(짧은 파장) 광원을 사용할 때 좋은 시그널을 얻을 수 있습니다. 라만분광법은 입사광원으로 어떤 파장의 에너지를 사용하느냐에 따라 normal Raman Spectroscopy와 Resonance Raman spectroscopy로 나눌 수 있는데 그림 e에 도식적으로 간단히 나타내어져 있습니다. 라만시그널의 세기 I 는 ν4에 비례하고 △E에 반비례합니다. 여기서 ν는 진동수에 해당되고, △E는 어떤 분자의 두 전자 에너지 간격에 해당하는 에너지(공명에너지)와 실제 사용한 입사광의 에너지와의 차이를 말합니다. 따라서 식에서 보면 진동수가 큰 짧은 파장과 공명에너지에 해당되는 파장을 입사광으로 사용하면 아주 큰 시그널을 얻을 수 있습니다. △E가 0에 가까운 공명에너지를 입사광으로 사용한 라만분광법을 resonance Raman spectroscopy라하고 그렇지 않은 것을 normal Raman spectroscopy라고 합니다. resonance Raman spectroscopy법은 signal을 크게 얻을 수 있고 입사광의 파장에 따라 특정밴드만 얻을 수 있는 mode 선택성이 있으나 분석하고자하는 분자가 그 파장에서 형광을 나타낼 경우에는 라만 밴드를 관찰하기 힘들다는 단점이 있습니다. normal Raman spectroscopy에서는 공명에너지가 아닌 장파장의 에너지를 입사광으로 사용하게 됨으로써 형광을 줄일 수 있으며 시그널이 분자 수에 비례하므로 정량분석을 할 수 있다는 장점은 있으나 시그널이 작아지는 단점이 있습니다. 단점을 극복하기 위해서는 scan 수를 많이 늘려야 하는데 이러한 목적에는 dispersive 방법 보다는 재현성이 좋고 시간이 단축되는 FT 방법이 적합합니다. 1064 nm의 입사광을 사용하는 FT-Raman 분광법이 normal Raman spectroscopy의 대표적인 한 예입니다. 3. 실험 방법 : 라만 실험 사진입니다.(마이크로 라만 분광 기기의 개략도) head-skin body whole-border whole-body wrapper twocols content-area post-area postListBody post_1 post-view40208625469 4. 참고 : 위키백과-라만분광법, http://www.horiba.com/kr 하고 싶은 말 좀 더 업그레이드하여 자료를 보완하여, 과제물을 꼼꼼하게 정성을 들어 작성했습니다. 위 자료 요약정리 잘되어 있으니 잘 참고하시어 학업에 나날이 발전이 있기를 기원합니다 ^^ 구입자 분의 앞날에 항상 무궁한 발전과 행복과 행운이 깃들기를 홧팅 키워드 라만, 분자, 에너지, 분광법, 실험, 산란