Quang phổ Raman, sử dụng sự tán xạ không đàn hồi của ánh sáng chiếu vào vật liệu, được sử dụng để xác định đặc tính của vật liệu (bao gồm cả cấu trúc nano) vì đây là kỹ thuật không phá hủy, nhanh, hiệu quả và đơn giản.
1. Vật liệu dựa trên carbon
Ví dụ, các vật liệu dựa trên carbon có thể được mô tả bằng phương pháp quang phổ Raman để chỉ ra sự hình thành cấu trúc nano. Ví dụ, Zhu và cộng sự, năm 2012, đã chỉ ra rằng các khối đa diện nano carbon rỗng được tổng hợp ở nhiệt độ thấp được đặc trưng bởi sự hiện diện của dải D ở 1328 cm−1. Điều này được cho là do sự hiện diện của các khuyết tật và sự rối loạn trong vật liệu chứa cacbon. Chúng cũng được đặc trưng bởi dải G ở 1579 cm-1, được gán cho độ giãn C–C.
Một thông số được sử dụng trong nghiên cứu Zhu để đánh giá mức độ rối loạn là tỷ lệ ID/IG (trong đó ID và IG lần lượt là cường độ của dải D và G). Trong trường hợp khối đa diện nano, tỷ lệ ID/IG là 1,15, biểu thị sự vắng mặt của trật tự tầm xa và xác nhận sự hình thành cấu trúc nano.
2. Ống nano carbon
Một trong những vật liệu phổ biến hơn trong khoa học nano là ống nano carbon, do tính chất cơ, điện và tính ổn định hóa học của chúng. Sử dụng quang phổ Raman, có thể xác định đường kính ống nano (Graupner, 2007), tương tác ống nano-ống nano (Rao và cộng sự, 2001) và độ dẫn nhiệt. Các phân tích được thực hiện có tính đến vị trí, cường độ và toàn bộ chiều rộng ở mức tối đa một nửa các đỉnh của ống nano.
Ống nano carbon có thể là đơn vách (SWCNTs) hoặc đa vách (MWCNTs). Việc xác định độ dẫn nhiệt được thực hiện bằng cách phân tích sự dịch chuyển của vị trí dải G, nguyên nhân là do sự giãn nở nhiệt và suy yếu của liên kết C–C (Kim và cộng sự, 2011). Cũng có thể mô tả các cấu trúc ống nano carbon hoặc vật liệu tổng hợp có các đặc tính lai và quang phổ Raman rất hữu ích để đánh giá các tương tác hóa học hoặc vật lý tiềm ẩn giữa các vật liệu.
3. Dây nano, tổ hợp nano và đai nano
Kim và cộng sự, 2012 chứng minh quang phổ Raman cũng có thể được sử dụng để mô tả các cấu trúc nano khác nhau được tạo ra từ cùng một hợp chất, ví dụ, kẽm sulfua (ZnS). Các cấu trúc nano ZnS khác nhau, chẳng hạn như dây nano, tổ hợp nano và đai nano đã được nghiên cứu và mô tả bằng quang phổ Raman.
Phân tích quang phổ Raman trong nghiên cứu của Kim và cộng sự năm 2012 chỉ ra rằng tỷ lệ tín hiệu/nhiễu của dây nano thấp hơn khi chúng được chiếu xạ ở mức 2,71 eV và chúng cũng cho thấy nhiều dải hơn trong khoảng từ 200 đến 300 cm−1. Đỉnh ở 521 cm-1 là do chất nền Si, và sự biến mất của đỉnh này trong quang phổ khác là do sự phát triển dày đặc của các tổ hợp nano và đai nano. Số sóng thay đổi từ 350,2 đến 349,2 cm-1 trong quá trình hình thành đai nano cho thấy sự hình thành lực căng đàn hồi.
4. Tinh thể nano
Các tính chất vật liệu nano khác có thể được nghiên cứu bằng phương pháp quang phổ Raman, chẳng hạn như tính chất cơ học của dây nano silicon (SiNW) (Khachadorian và cộng sự, 2011) và sự phân bố kích thước của tinh thể nano. Georgescu và cộng sự, 2012 đã làm việc với gel aero oxit titan (TiO2). Các tính toán của họ được thực hiện bằng cách sử dụng vị trí cực đại và toàn bộ chiều rộng ở mức tối đa một nửa cho ba dải chính ở 144, 398 và 638 cm−1.
Dải ở 144 cm-1 dễ bị ảnh hưởng hơn bởi những thay đổi trong cấu trúc tinh thể của mẫu và dải ở 398 cm-1 nhạy hơn với những thay đổi về kích thước của tinh thể nano; chuyển sang bước sóng ngắn hơn khi kích thước của tinh thể nano tăng lên. Về toàn bộ chiều rộng ở mức tối đa một nửa, dải nhạy nhất là dải ở 638 cm-1, trong đó chiều rộng có xu hướng giảm khi tăng kích thước tinh thể nano.
Wu và cộng sự, 2010 đã mô tả các tinh thể nano CeO2 với các hình dạng khác nhau: thanh nano, khối nano và nanooctahedra. Sự hiện diện của các khuyết tật trên bề mặt vật liệu nano khiến chúng có khả năng hấp phụ O2 và có thể theo dõi sự xuất hiện của khí này bằng phương pháp quang phổ Raman. Quang phổ Raman có thể được sử dụng để xác định sự chuyển pha trong ống nano carbon (Liu và cộng sự, 2012a, 2012b) và để nghiên cứu độ kết tinh của vật liệu nano và vật liệu có cấu trúc nano.
5. Polymer dẫn điện
Zucolotto và cộng sự, 2006 trong nghiên cứu của họ cho thấy Quang phổ Raman có thể được sử dụng để đánh giá sự pha tạp của các polyme dẫn điện. Họ đã nghiên cứu các màng mỏng polyaniline (PaNI) với ba phthalocyanine, sắt (FeTsPc), niken (NiTsPc) và đồng (CuTsPc), được trồng bằng kỹ thuật LbL. Phổ Raman cho thấy pha tạp sơ cấp là do sự proton hóa và pha tạp thứ cấp là do những thay đổi về cấu trúc và hình dạng trong chuỗi PaNI. Sự tương tác giữa các nhóm phthalocyanine −SO3 và nhóm PaNI NH cho phép sự phát triển của màng LbL.
Sự giống nhau giữa các quang phổ cho thấy phthalocyanine không tạo ra pha tạp thứ cấp. Công trình của Silva và cộng sự, 2012 đã sử dụng phương pháp quang phổ Raman trên các màng mỏng lai của oxit bán dẫn (xoắn ốc nano hexaniobate), PaNI. Nó chỉ ra rằng oxit bán dẫn có thể tạo ra sự pha tạp thứ cấp trong PaNI để cải thiện hơn nữa tính chất dẫn điện của nó.
6. Phân hủy quang học
Sự phân hủy quang của Congo Red (CR) cũng có thể được nghiên cứu bằng quang phổ Raman. CR được hấp phụ lên lớp màng mỏng cuối cùng bằng các hạt nano titan dioxit (TiO2) và các chất điện phân, chẳng hạn như Pah và natri polystyren sulfonat (SPS), với cấu trúc Pah/PSS/TiO2(PSS/TiO2) (Sansiviero và cộng sự, 2011). Phim được chiếu bằng tia UV trong 24 giờ và thu được quang phổ Raman, cho thấy sự xuất hiện của các dải mới do quá trình oxy hóa cr. Các dải đặc trưng CR ở 1595 cm-1 (vòng phenyl), 1457 cm-1 (độ giãn C═C) và 1155 cm-1 xuất hiện với cường độ thấp sau khi chiếu xạ, điều này cho thấy sự phân hủy quang học và quá trình quang đồng phân hóa.
Ngoài ra, phổ Raman của TiO2 mua thương mại ở pha anatase và của màng LbL Pah/PSS/TiO2(PSS/TiO2) 5 cũng thu được. Kết quả chỉ ra rằng các dải hiện diện trong màng rộng hơn và chuyển sang màu đỏ so với TiO2 nguyên chất. Hiện tượng này được cho là do sự gián đoạn trong quy luật chọn lọc động của các phonon, vốn được cho là do các hệ thống có trật tự.
7. Tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS)
Vật liệu cấu trúc nano cho thấy lợi thế so sánh về hiệu quả và độ ổn định khi so sánh với các đặc tính cụ thể liên quan đến phần lớn vật liệu. Tán xạ Raman không có sức tàn phá đặc biệt nhưng nó có tiết diện nhỏ so với quá trình hấp thụ và phát xạ, điều này làm phức tạp việc mô tả đặc tính của dung dịch loãng hoặc cấu trúc nano như màng siêu mỏng.
Tuy nhiên, các hệ thống này có thể được trộn lẫn với các cấu trúc nano kim loại, tức là các dung dịch pha loãng trong keo kim loại và màng mỏng lắng đọng trên bề mặt kim loại nhám, để tăng cường tín hiệu Raman lên tới hệ số 107. Kỹ thuật quang phổ này được gọi là SERS.
Cơ sở và quy tắc lựa chọn của quang phổ SERS, ngoài việc điều chế các hạt nano kim loại, đã được mô tả rộng rãi (Aroca, 2006; Ru và Etchegoin, 2009). Jensen và cộng sự. (2008) đã xuất bản một bài đánh giá trong đó họ đề cập đến bốn cơ chế tăng cường (cheM, cộng hưởng, cT, IN) dựa trên các quá trình cộng hưởng và không cộng hưởng.
Sự phát triển của nhiều loại vật liệu có cấu trúc nano đòi hỏi các chiến lược kiểm soát bề mặt hóa học và tổng hợp hạt nano để tìm kiếm các đặc tính cụ thể (hấp phụ, chuyển điện tử, độ ổn định, v.v.). Do đó, một loạt các vật liệu có cấu trúc nano có thể được mô tả bằng phương pháp quang phổ SERS khi chúng:
1. Trộn với hạt nano kim loại
2. Lắng đọng trên bề mặt kim loại nhám
3. Được phủ bằng màng kim loại bay hơi
4. Nhúng vào dung dịch ion kim loại để tạo ra sự khử hóa học bằng tia laser kích thích
Trong phần này, đặc tính SERS được đề cập với trọng tâm là nhận dạng phân tử của chất phân tích trên cấu trúc nano kim loại hoặc được tích hợp trong vật liệu cấu trúc nano trong các đơn vị cảm biến, mạch điện tử, vật liệu sinh học và di sản lịch sử.
8. Đặc điểm của các bức tranh và hàng dệt may có giá trị lịch sử
Một cách khác để mô tả đặc điểm của các bức tranh và hàng dệt lịch sử là xác định thuốc nhuộm có trong mẫu bằng cách sử dụng các hạt nano kim loại để tạo ra sự khuếch đại tán xạ Raman (SERS) và triệt tiêu huỳnh quang sắc tố. Việc xác định SERS của flavonoid trong vật liệu dệt (Jurasekova và cộng sự, 2008) và của nhiều loại thuốc nhuộm khác nhau, chẳng hạn như alizarin, purpurin, axit carminic, hematoxylin, fisetin, quercitrin, quercetin, rutin và morin, đã được tiến hành (Leona và cộng sự, 2006).
Brosseau và cộng sự. (2009) đã thực hiện một nghiên cứu SERS so sánh về bức tranh của họa sĩ Mary Cassatt (Pastel Studio: “Bản phác thảo của Margaret Sloane, Nhìn sang phải”) và các loại phấn màu mà cô ấy sử dụng (Bảo tàng Mỹ thuật Boston).
9. Đặc tính của vật liệu sinh học
Việc chuẩn bị các cấu trúc nano có thể tái tạo và có tổ chức là điều cần thiết để thu được các vật liệu có đặc tính tán xạ ánh sáng. Một số vật liệu thu được tự nhiên có hiệu ứng quang học ấn tượng. Bướm sử dụng nhiều lớp biểu bì và không khí để tạo ra màu xanh lam trên cánh của chúng và một số loài côn trùng sử dụng ma trận các nguyên tố để làm giảm độ phản xạ của các hợp chất trong mắt chúng (Vukusic và Samles, 2003).
Tân và cộng sự. (2012) đã sử dụng cánh của Lepidoptera (bướm và bướm đêm) làm chất nền có tổ chức và tạo ra lớp phủ điện phân với Cu (10 phút) để thu được cấu trúc phù hợp cho việc khuếch đại tín hiệu Raman (SERS). Các chất nền được phủ Cu đã được thử nghiệm bằng rhodamine 6G và phổ SERS có thể tái tạo thu được ở nồng độ 10−5 M. Cường độ của dải ở 1650 cm−1 được sử dụng để so sánh các cấu trúc nano khác nhau.
10. Các dòng máy/kính hiển vi quang phổ Raman đang có tại H2TECH
10.1. Máy quang phổ Raman cầm tay RS DYNAMICS – MICRORAMAN
Máy đo quang phổ cầm tay Raman là thiết bị gọn nhẹ cơ động sử dụng cơ động cho phòng thí nghiệm và cả bên ngoài hiện trường vẫn đảm bảo được kết quả đo chính xác và khả năng cơ động gọn nhẹ, tích hợp pin và bộ thu phát wifi giao tiếp dễ dàng với máy tính để bàn và tablet, smartphone.
Máy quang phổ Raman cầm tay RS DYNAMICS – MICRORAMAN
Xem thông tin chi tiết tại đây: https://thietbikhoahoch2tech.com/san-pham/may-quang-pho-raman-rs-dynamics/
Thông số kỹ thuật:
– Trọng lượng: 650 gam
– Kích thước: Dài: 225 mmx Cao: 38 mmx Rộng: 109 mm
– Loại laze: laze bán dẫn 785 nm
– Công suất phát laser: Có thể điều chỉnh hoàn toàn lên tới 470 mW
– Loại đầu dò: Dải CMOS tiên tiến
– Dải quang phổ: 200 – 2000 cm-1
– Độ phân giải quang phổ: 12 cm-1
– Lớp laze: 3B
– Thời gian phát hiện/Nhận dạng: thường là 2 giây
– Quét trễ: 0 – 30 giây
– Thời gian quét: 2 – 20 giây
– Phơi sáng: Tự động hoặc thủ công với độ trễ quét có thể cài đặt trước
– Kết nối: WiFi, Bluetooth, USB 2.0
– Tải xuống dữ liệu: Ổ đĩa flash ngoài
– Quang học: Bộ điều hợp ống kính tiêu cự cố định có thể hoán đổi cho nhau và bộ điều hợp giá đỡ lọ
– Màn hình: Màn hình màu cảm ứng 6.5” độ phân giải cao
– Pin: Li-Ion, hoạt động 8 – 10h cho 1 lần sạc
– Nguồn điện bên ngoài: 110 – 240 V AC, 100 Watts (bao gồm)
– Bộ sạc xe hơi: Bộ chuyển đổi CLA (tùy chọn)
– Dải nhiệt độ hoạt động: -15 đến +55 °C
– Dải nhiệt độ bảo quản: -25 đến +55 °C
– Ứng dụng Robotic: WiFi điều khiển từ xa
– Vật tư tiêu hao: Không yêu cầu vật tư tiêu hao
– Chứng nhận: CE, ROHS
>Xem video về Máy quang phổ raman cầm tay Rs Dynamics – MicroRaman<<<
10.2. Kính Hiển Vi Raman EDINBURGH – RM5
Kính hiển vi có vai trò quan trọng trong phòng thí nghiệm, trong nghiên cứu, sản xuất.
Kính Hiển Vi Raman EDINBURGH – RM5
>>Xem thông tin chi tiết tại đây: https://thietbikhoahoch2tech.com/san-pham/kinh-hien-vi-raman-rm5/
Thông số kỹ thuật:
– Truly Confocal – với khe có thể thay đổi và lỗ kim có thể điều chỉnh nhiều vị trí để có độ nét hình ảnh cao hơn, loại bỏ huỳnh quang tốt hơn và tối ưu hóa ứng dụng
– Tích hợp Laser Raman Băng thông hẹp – tối đa 3 laser được điều khiển bằng máy tính để dễ sử dụng, tăng cường độ ổn định
– Tháp cách tử 5 vị trí – cho độ phân giải cảo <0,3 cm-1 và tối ưu hóa trên toàn dải phổ <50 cm-1 – 15.000 cm-1
– Tích hợp các đầu dò – lên đến 2, bao gồm CCD, EMCCD và InGaAs hiệu quả cao cho tiếng ồn thấp, tốc độ tăng, độ nhạy cao và dải phổ rộng.
Xem video về Kính hiển vi Raman Edinburgh RM5<<<
10.3. Kính Hiển Vi Raman EDINBURGH – RMS1000
Kính hiển vi có vai trò quan trọng trong phòng thí nghiệm, trong nghiên cứu, sản xuất.
– RMS1000 là kính hiển vi Raman đồng tiêu cấp nghiên cứu kiến trúc mở. Nó đã được thiết kế để có thể thích ứng với hầu hết mọi ứng dụng Raman hiện đại, tiên tiến nhất.
– Công cụ nghiên cứu cao cấp này đã được xây dựng mà không có sự thỏa hiệp; dẫn đến một hệ thống độc lập cả về đặc điểm kỹ thuật và tính dễ sử dụng. Các ứng dụng ngoài Raman như kính hiển vi huỳnh quang phân giải theo thời gian và hình ảnh thời gian sống huỳnh quang (FLIM) đều có thể thực hiện được với RMS1000 linh hoạt.
Kính Hiển Vi Raman EDINBURGH – RMS1000
>>Xem thông tin chi tiết tại đây: https://thietbikhoahoch2tech.com/san-pham/kinh-hien-vi-raman-rms1000/
Thông số kỹ thuật:
*Laser
– Tích hợp 5 laser dải hẹp: 532 nm, 638 nm, 785 nm thường được sử dụng
– Có sẵn các tia laser bổ sung từ UV đến NIR. Laser bên ngoài có thể được tích hợp
– Lựa chọn laser được điều khiển hoàn toàn bằng máy tính
– Bao gồm các bộ lọc chặn laser liên kết, được điều khiển hoàn toàn bằng máy tính
* Máy quang phổ
– Khoảng bước sóng: 200 nm – 2,200 nm
– Gratings: tháp gratings 5 vị trí
– Khe: Điều chỉnh liên tục, điều khiển hoàn toàn bằng máy tính
* Độ phân giải phổ: Từ <0,1 cm-1 (tùy thuộc vào lựa chọn cách tử, laser và CCD)
* Độ phân giải không gian: XY (bên), Z (trục), 0,25 µm, <1 µm (tùy thuộc vào vật kính laser và kính hiển vi)
* Phạm vi quét phổ: 5 cm-1 * – 30.000 cm-1 (* với phần đính kèm wavenumber thấp)
* Thu ảnh đồng thời: Lỗ kim đồng thời có thể điều chỉnh, được điều khiển hoàn toàn bằng máy tính
* Đầu dò:
– Đầu dò CCD:
+ Độ nhạy cao CCD Phổ nhiễu cực thấp
+ 1650 x 200 pixel, làm mát bằng TE âm 60 °C (tiêu chuẩn)
+ 2000 x 256 pixel, làm mát bằng TE âm 60 °C (độ nhạy / dải phổ nâng cao)
– Đầu dò thứ 2 tùy chọn
+ Đầu dò EMCCD, 1600 x 200 pixel, làm mát bằng TE -100°C (thời gian phản hồi nhanh)
+ Mảng InGaAs, 1024 pixel, làm mát bằng TE -90°C, lên đến 2.200 nm
* Phần mềm:
– Ramacle®: Gói phần mềm trực quan, tất cả trong một toàn diện
– Tùy chọn: Gói thư viện hóa học, quang phổ
* Huỳnh quang
– Quang phổ: với cách tử độ phân giải thấp và CCD tích hợp
– Lifetime: với laser xung pico giây, thiết bị điện tử TCSPC, đầu do đếm photon nhanh, ánh xạ huỳnh quang quang phổ và tuổi thọ cũng có sẵn
*An toàn laze
– Không có vỏ bọc laze: Loại 3B (tùy thuộc vào nguồn laser ngoài)
– Với vỏ laser: Loại 1
*Kích thước
– Rộng x Sâu x Cao: 975 mm x 610 mm x 1170 mm
– Trọng lượng: từ 114 kg
Xem video về Kính hiển vi Raman Edinburgh RMS1000<<<
Công ty CP Thiết Bị Khoa học H2TECH – Là đơn vị cung cấp các thiết bị khoa học kỹ thuật hàng đầu tại Việt Nam. H2TECH là đối tác của nhiều trường học các viện nghiên cứu và các trung tâm thí nghiệm. Là một trong những nhà phân phối tại Việt Nam, với nhiều hãng nỗi tiếng khác nhau trên thế giới như Rs Dynamics, Jasco, Edingburgh, …. Nếu bạn đang có nhu cầu về các dòng Máy quang phổ Raman, Kính hiển vi Raman hoặc thiết bị phòng thí nghiệm khác hãy liên hệ với H2TECH để được hỗ trợ cung cấp các thiết bị với mức giá hợp lý nhất.
CÔNG TY CP THIẾT BỊ KHOA HỌC H2TECH
Chuyên cung cấp các thiết bị phòng thí nghiệm – Thiết kế phòng lab
Chúng tôi hợp tác lâu dài dựa trên uy tín, chất lượng và hỗ trợ cho khách hàng một cách tốt nhất
Hotline: 0974.567.006
028.2228.3019
Email: thietbi@h2tech.com.vn
Website: https://h2tech.com.vn
https://thietbihoasinh.vn
https://thietbikhoahoch2tech.com