拉曼光谱专题1 | 拉曼光谱揭秘：新手也能轻松迈入光谱学之门

你是否想过，一束光照射物质后，能揭开其分子层面的秘密？今天，就让我们走进神奇的拉曼光谱世界，哪怕是光谱学小白，也能轻松入门！

光照射物质时，大部分光子如同调皮的孩子，以瑞利散射的形式“原路返回”，波长不变；但有少数 “不安分” 的光子，会经历一场奇妙冒险 —— 非弹性散射，也就是拉曼散射，在这场冒险中，它们的波长因分子振动而改变。这一伟大发现由 C.V. Raman 在 1930 年完成，从此为化学分析打开了全新的大门。

拉曼效应就像光与物质的一场“暗号交流”，光子与物质相互作用后，部分光子改变波长，而这背后与分子振动紧密相连。科学家们收集这些 “暗号”—— 变化的光信号，就能解码出样品的化学信息。

拉曼光谱学正是利用这一效应，借助激光照射样品，再分析散射光，从而获取材料的特征信号。激光的发明更是拉曼光谱学发展的“神助攻”，为其提供了关键的单色光源。简单来讲，拉曼光谱是一把精准的 “分子钥匙”，能通过光的非弹性散射，打开物质化学和分子结构的神秘大门，在科研和工业领域发挥着巨大作用。

拉曼光谱就如同物质的“化学指纹”，每一种分子或材料都有独特的拉曼光谱，就像每个人的指纹独一无二。科研人员将样品的拉曼光谱与包含数百张光谱的参考谱库对比，就能快速判别材料，或是将它与其他材料区分开来。通过拉曼光谱，我们能深入研究样品的化学成分和性质、结晶度和多晶型、污染和缺陷，甚至受热和受力状况，堪称材料研究的 “多面手”。

拉曼光谱的应用领域极为广泛，在所有需要无损（显微）化学分析和成像分析的地方，都能看到它的身影。无论是制药领域精准分析药物成分，地质和矿物学领域探究矿石奥秘，半导体领域助力芯片研发，材料研究领域探索新型材料特性，还是生命科学领域解码生物分子，拉曼光谱都能提供定性和定量分析的优质解决方案。

拉曼光谱主要应用方向在以下等多个方面

一

化学与材料科学

1.‌分子结构鉴定

用于有机化合物、无机配位化合物的结构分析，与红外光谱互补，可鉴别特殊官能团或化学键（如C=C、苯环呼吸振动等）。

在高分子材料中，可分析聚合物的立体规整性、结晶度及表面界面结构，例如通过拉曼峰强度判断材料的有序性。

2.‌纳米材料与碳材料研究

表征碳纳米管的管径、手性及导电性，或测定石墨烯的层数和应力分布。

通过表面增强拉曼散射（SERS）技术研究金属单原子层的界面作用。

二

生物与医学

1.‌生物大分子研究

因水分子干扰小，可在接近自然状态下分析蛋白质、DNA等生物分子的结构变化。

拉曼成像技术用于单细胞或脂肪组织的微区分析，如肿瘤细胞筛查。

2.‌药物与诊断

快速区分药物成分（如阿司匹林、咖啡因）及其在药片中的分布。

疾病标志物检测，如癌症和心血管疾病的早期诊断。

三

工业与公共安全

1.‌刑侦与毒品检测

非破坏性鉴定毒品（如B型混合爆炸物RDX+TNT）及火灾痕迹。

2.‌珠宝与文物鉴定

区分天然宝石、合成宝石及优化处理宝石，分析包裹体成因。

四

环境监测

检测水质和空气中的污染物，如有机物和无机物的成分分析。

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以昊量光电AUT-XperRF共聚焦显微拉曼光谱仪系统为例，它是一款“多合一” 的宝藏仪器，专为材料分析而生。它可以集成拉曼光谱模块和TRPL 测量模块，两大模块相辅相成，为确定材料特性提供有力支持，相当于AUT-XperRAM S 系列和 FLIM 的强强联合。使用AUT-XperRF，能畅享 AUT-XperRAM 系列的高性能光谱仪检测，也能实现快速大面积的光谱扫描。

经典应用案例：

1.单个口腔上表皮细胞

2. WS2拉曼成像图，荧光成像图和TCSPC荧光寿命成像

3.光电流成像图

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