赤外分光法と比較して、ラマン分光法の利点と欠点を教えていただけないでしょうか?

A 回答 (2件)

ラマン分光は「昔は安価だった」。


というのも、赤外領域を励起するのではなく、可視領域の光の散乱の両側に表れるラマン散乱光スペクトルを写真乾板上に焼き付けてそれを手で測定していたから。
#1のお答えにあるように分極が変化せず赤外分光では「禁制」である遷移が観測出来るので、本来は赤外分光と「相補的」に使用されるべきものです。
しかし、紫外可視吸収に光を当てた場合に観測される「共鳴ラマン」発光以外の「非共鳴ラマン」は非常に測定しにくいので、多くの一般的な研究者からは「やっかいな代物」として、干されています。
レーザー光による照射により励起が非常に高強度になっても、レーザー光の波長チューニングが(不可能ではないが)困難な現在、先行きはコペルニクス的転換をもたらす理論を見いだす「天才」が現れるかどうかに掛かっています。
そのためラマン分光を扱っている研究者は共鳴ラマンで充分という方と計算機化学を扱うためラマン分光のデータが欲しい方に限られてしまいます。
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この回答へのお礼

とても詳しく教えていただき、ありがとうございました。

お礼日時:2008/12/08 23:17

利点:


・赤外分光法だと双極子モーメントが変化しない等核二原子分子とかは観測できない。
・-OHがシャープなので、水溶液中や水和物の測定が容易

欠点:
・とにかく機材が高い


うろ覚えですが、こんな感じだったと思います。
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この回答へのお礼

素早いご回答ありがとうございました。
とても参考になりました。

お礼日時:2008/12/08 23:15

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Qラマン分光法の原理ついて教えてください

皆さん、こんにちは。僕は4月から院に進学したものです。早速ですか、皆さんに質問です。それは題目にもあります、ラマン分光についてです。今知りたいのは・・・
 1.ラマン分光の原理
 2.ラマン分光のメリットとデメリット(ラマンスペクトルの)
 3.ラマン分光法の参考図書
と上記の3つの質問になります。僕が知っているラマン分光法は、スプーン一杯程度の知識です。ラマンは得意!という方、分光学は任せとけ!という方、また、化学が得意という方などなど、激励などをまっています。是非とも、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

物質に光が当たると、散乱と吸収がおこります。簡単に書きますと、光があたると、そのエネルギーは吸収され、一旦励起状態となります。その光の波長にぴったりのエネルギー準位があると、そのまま励起状態となり、その光は吸収されますが、ぴったりじゃないエネルギー準位は励起状態が不安定なので、すぐもとの基底状態に戻ろうとし、その過程で光を出します。で、これが散乱となります。ほとんどが弾性散乱、すなわち同じ波長の光で散乱しますが、ごく一部は非弾性散乱、すなわち波長の異なった光に変化して散乱します。非弾性波となるのは、励起ー基底間における最初と最後のエネルギー準位が異なるためです。この二つの散乱を前者をレイリー散乱、後者をラマン散乱といいます。したがって、ラマン散乱を検出すると、物質固有の振動に相当するエネルギー準位を検出することになりますので、物質の同定などに使えることになります。
測定の際には、ラマン分光の場合は、ある特定の波長の光(最近はレーザーが主流)をあてて、散乱光を分光し、どのような波長の光を含んでいるかを調べることになります。ちなみに、赤外や可視光分光器などでは、いろいろな波長の光をあてて、その各波長での吸収度(ようするに光の強度)を調べます。したがって前者は後者に比べて、レーザーの散乱光の中に含まれるごく弱い光の分光・検出が必要となり、後者に比べて分光技術では装置的にだいぶ難しくなります。特に、レーザーの波長とほとんど波長差がないラマン散乱には貴重な情報が含まれているものの、その領域の分光をするためには強いレーザーが直接分光器に入ってしまいがちなので、いろいろ工夫が必要となってしまいます。メリットとしては、試料にレーザー光を当ててしまえばよいので、試料の前処理や調整はあまり必要なく、気体・液体・固体いずれもそのままの状態で測定することが可能なことがあります。

物質に光が当たると、散乱と吸収がおこります。簡単に書きますと、光があたると、そのエネルギーは吸収され、一旦励起状態となります。その光の波長にぴったりのエネルギー準位があると、そのまま励起状態となり、その光は吸収されますが、ぴったりじゃないエネルギー準位は励起状態が不安定なので、すぐもとの基底状態に戻ろうとし、その過程で光を出します。で、これが散乱となります。ほとんどが弾性散乱、すなわち同じ波長の光で散乱しますが、ごく一部は非弾性散乱、すなわち波長の異なった光に変化して散乱...続きを読む

Q光の散乱と反射の違いについて

光の反射は散乱の一種と考えてよいのでしょうか。
違いについて教えてください。
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

はい。
散乱の一種です。


反射について、ぜひ知っていただきたい物理現象を、下記にピックアップしました。


固定端、自由端の反射
(屈折率の大小関係によって、反射のときの位相のずれ方が違う。例えば、空気中からガラスに当たって反射するのと、ガラス中から空気との境目に当たって反射するときとで、反射の現象が違う。)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%8D%E5%B0%84


ブリュースター角
(この角度で反射するとき、光が完全に偏光になる。偏光板で光源の最大50%の光しか偏光に出来ないのに対し、ブリュースター角を応用すると、理論上100%の効率で偏光が作れる)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%96%E3%83%AA%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%82%B9%E3%82%BF%E3%83%BC%E8%A7%92


全反射
(これがあるから、光ファイバー技術が存在する)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%A8%E5%8F%8D%E5%B0%84



なお、
上記の3つの例で分かるとおり、
光は、非常に不気味な性質を持っています。
つまり、
単純に、丸いものや平たいものに、丸いものが当たって散乱されるのとは大違いです。

なぜ、このような不気味なことが起こるかというと、
光の反射に限らず、透過、屈折、その他の現象というのは、全て、電子と光(フォトン)との相互作用で起こっているからです。(量子電磁力学)

反射というのは、実は、電子がいったんフォトンを受け取って、投げ返してきているんです。

ちょっと横道にそれますが、
透明な物質の中を光が透過する、という現象でさえ、
光が透過しているわけではありません・・・・・
・・・・・って何言ってるかわけがわからないかもしれませんが、
電子がまずフォトンを受け取り、それを次の電子にパスして、それがまた、次の電子にパスされて・・・
の繰り返しで起こっています。

物質には一般に屈折率があり、それは光の速度の減速率です。
ところが、
アインシュタインが光速が誰にとっても一定である、ということを前提に、相対性理論で大成功をしたことからも分かるとおり、世の中に光の速度というのは1種類しかありません。

ですから、透過現象自体も量子電磁力学の出番になります。

勿論、反射もです。

はい。
散乱の一種です。


反射について、ぜひ知っていただきたい物理現象を、下記にピックアップしました。


固定端、自由端の反射
(屈折率の大小関係によって、反射のときの位相のずれ方が違う。例えば、空気中からガラスに当たって反射するのと、ガラス中から空気との境目に当たって反射するときとで、反射の現象が違う。)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%8D%E5%B0%84


ブリュースター角
(この角度で反射するとき、光が完全に偏光になる。偏光板で光源の最大50%の光しか偏光に出来...続きを読む

Q波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式は?

波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式を知っていたら是非とも教えて欲しいのですが。
どうぞよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

No1 の回答の式より
 E = hc/λ[J]
   = hc/eλ[eV]
となります。
波長が nm 単位なら E = hc×10^9/eλ です。
あとは、
 h = 6.626*10^-34[J・s]
 e = 1.602*10^-19[C]
 c = 2.998*10^8[m/s]
などの値より、
 E≒1240/λ[eV]
となります。

>例えば540nmでは2.33eVになると論文には書いてあるのですが
>合っているのでしょうか?
λに 540[nm] を代入すると
 E = 1240/540 = 2.30[eV]
でちょっとずれてます。
式はあっているはずです。

QラマンやIR分光分析のバンドの帰属

ラマンやIR分光分析のバンドの帰属は、指紋法で帰属されているのが多いと思うのですが、
そもそもはどのように帰属されているのですか?
まず対称性から、このバンドが出現するというのが分かるのですよね。
その振動がどこに出るのかってどうやったら分かるのですか?
伸縮の場合は、換算質量と結合定数からの式があると思うのですが、
結合定数をどうやって求めているのか?
また、他の振動の場合はどうしているのか。。
理論計算から求めているのか、実際のところどうなのか教えてください。
お願いします。

Aベストアンサー

無機化合物をご専門とされているということでしたので、有機~有機金属分野とは注目している波数領域が違っていそうです。我々が低波数領域をあまり重視しない理由は既に述べたとおりですが、たとえば金属酸化物のような化合物なら、其の領域こそ重要なデータがあるのかもしれません。
私の書いた”指紋領域”は、あくまで有機屋の感覚でしかありません。

>例えば、A-B-Cの結合を持った化合物の場合、A-Bの結合に関する、そもそもの換算質量は、AとBの質量でよいのでしょうか? Cや周りの環境は影響しないのですか?

第一近似としてはそうするのですが、当然、周りの環境の影響はあります。
そもそも調和振動子で計算している時点で結構ずれるのですが。。。
強い結合だと調和振動子近似がわりあい成り立つのですが、金属が入った低振動数モードだとずれやすいと思います。

>また、Bが例えば別の重さを持ったDになった場合、ピーク位置は単純に換算質量の√で影響すると考えていいですか?
これも、上述のとおり、第一近似としてはそうします。
ただ、計算してみるとわかると思いますが、H>Dの置換を除き、同位体シフトの影響は非常に小さいです。
ざっくりした二原子間の調和振動近似がどこまで成り立つか・・・?他の影響が無視できない可能性があります。

>伸縮だけでなく、変角や他のモードの場合も同じようにするとして、同位体シフトを考えてよろしいのでしょうか??
これも上記のとおりなのですが、たいがい低波数モードになるほど調和振動子近似が成り立ちません。
No.2様が指摘されてますが、低波数領域では多数のカップリングしうる振動モードが存在しうるため、単純なモデルで記述するのは難しいと思われます。

>やっぱり計算しなければ、ピーク位置から化合物の情報は正確に得られないものですか?
計算しなくても、ピーク位置やそのシフトから、その化合物の情報を得られる勘所をご教授いただきたいです。宜しくお願いします。
そもそも、IRで化合物の構造情報をどこまで得られるか?という問題になります。
これは、No.2様もご指摘されていますが、普通、分子科学の人間はIR・ラマンで分子構造決定をするということはありません。外場の影響を受けすぎる・情報が多すぎる、、、いろんな原因はあると思いますが、ある特定の官能基・部分構造の情報を得ることはできますが、化合物全体の情報を得ることは極めて困難です。
繰り返しますが、”同定・構造決定に使うのは難しい”が、”ある特定の部分構造・局所構造の周囲環境を鋭敏に知ることはできうる”のがIR・ラマンだと思います。
まず、質問者様の研究対象がどのような部分構造を持っているのかを見た上で、それがIR・ラマンに活性かを調べるという順番が普通だと思います。全く未知な構造をIR・ラマンだけで決定するのは、ごく単純な分子の場合をのぞき、現在でも容易な作業ではないです。

無機化合物をご専門とされているということでしたので、有機~有機金属分野とは注目している波数領域が違っていそうです。我々が低波数領域をあまり重視しない理由は既に述べたとおりですが、たとえば金属酸化物のような化合物なら、其の領域こそ重要なデータがあるのかもしれません。
私の書いた”指紋領域”は、あくまで有機屋の感覚でしかありません。

>例えば、A-B-Cの結合を持った化合物の場合、A-Bの結合に関する、そもそもの換算質量は、AとBの質量でよいのでしょうか? Cや周りの環境は影響しないのですか...続きを読む

Q赤外分光光度計(FT-IR)について。

・赤外分光光度計(FT-IR)について教えてください。
 FT-IRで干渉図形(インターフェログラム)って
 ありますよね。FT-IRは干渉図形をフーリエ変換すること によって赤外吸収(透過)スペクトルに
 なるわけですよね。
 でも、単なる分光光度計(紫外・可視分光光度計)では、
 干渉図形なるものはないですよね?。
 なぜFT-IRだけ干渉図形なるものがあるのですか?
 (なぜ紫外可視分光光度計ではそれがないのか?)
 そもそも、FT-IRにはなぜ干渉系なる部分が存在するの  ですか?

・2つ目の質問として、FT-IRの
 インターフェログラムは
 生データといえるのでしょうか???

教えください、お願い致します。

Aベストアンサー

>赤外光でグレーティングを使えない理由はなんでしょうか?グレーティングで分光すると光量が弱くなるんですか?その理由をぜひとも教えてください。

グレーティング分光器の原理は、入射した光を一度非常に狭いスリットを通し、その後凹面鏡で平行光にしてグレーティングに入射します。(グレーティングから反射した光の角度差で分光するので、平行度を要求します)
このときに光量は大きくロスします。
また、グレーティング自体の反射率も高くありません。
更に、分光した後の光は当然波長毎に光が分かれているので、その分光量は落ちます。(元の光が単色光に近ければ、ロスも小さいのですが)

また、光→電気信号への変換を行う素子として、可視光ではシリコン系の光センサが使えますが、赤外線には反応しません。また反応するセンサでシリコン系に匹敵する感度の高い物がありません。

あと、赤外線はご存じの通り熱と関わりが深く、温度を持っている物質からは赤外線が絶えず出ているわけです。
そのため、可視光で出来る遮光にも限界があります。

フーリエ分光(赤外に限定しない場合は一般にはこう呼ばれています)は、絶えず入射した光量のほとんどを利用する点などから感度が非常に高く計測できます。

しかし、光路差を走査するステージへの要求精度などがきわめて高くなるため、一般には特に紫外光用になると、非常に大がかりな特殊な装置となります。

私の知っている限りでは、紫外光までカバーしているFT分光器は、イギリスの大学にあるFT分光研究グループが製作したFT分光器が唯一の装置になるでしょう。数千万円する大がかりな装置となります。世界でもこの大学以外ではNIST(アメリカの長さなどの単位の基準の管理を司る機関)などに数台(どれも上記グループが製作した物)あるだけです。


では。

>赤外光でグレーティングを使えない理由はなんでしょうか?グレーティングで分光すると光量が弱くなるんですか?その理由をぜひとも教えてください。

グレーティング分光器の原理は、入射した光を一度非常に狭いスリットを通し、その後凹面鏡で平行光にしてグレーティングに入射します。(グレーティングから反射した光の角度差で分光するので、平行度を要求します)
このときに光量は大きくロスします。
また、グレーティング自体の反射率も高くありません。
更に、分光した後の光は当然波長毎に光が分かれ...続きを読む

Qラマン散乱強度(Intensity)の単位について

kougakubuです。
ラマン散乱強度(Intensity)の単位に【Arb.Units】とあります。この【Arb.Units】とはどういう意味なのでしょうか。ご存知の方おられましたら,ご教授願います。

Aベストアンサー

  Akuz です。 正解回答既に 2 件出ていますので、補足します。

◇波形比較として、他分析でも使用します。  
 arbitrary units(= 任意単位) の補足
  ラマン散乱は、ご存知かもしれませんが、
 波形形状を議論する場合が多々あります。
 特にカーボンの場合には、グラファイト(SP2混成軌道)から
 ダイヤモンド(SP3混成軌道)まで構造が異なり、さらに
 これらが混在する DLC(ダイヤモンド・ライク・カーボン)の
 状態もあります。ピーク強度よりもスペクトル(波形形状)に
 重点をおいて、波形重ね合わせや相対比較する場合、主に
 Arb.Unit単位にて表記します。
 また、Intensity(a.u.) と表記する場合も多々あります。
 これらの表記はラマン散乱に限らず、他の分析でも良く見掛けるハズです。

 ところで、以前 Kougakubuさんは Siのラマンシフトと強度の
 物理的な意味についてご質問されていましたが、撤回したのでしょうか?
 回答しようとしたところ無いようですので・・・。 

  Akuz です。 正解回答既に 2 件出ていますので、補足します。

◇波形比較として、他分析でも使用します。  
 arbitrary units(= 任意単位) の補足
  ラマン散乱は、ご存知かもしれませんが、
 波形形状を議論する場合が多々あります。
 特にカーボンの場合には、グラファイト(SP2混成軌道)から
 ダイヤモンド(SP3混成軌道)まで構造が異なり、さらに
 これらが混在する DLC(ダイヤモンド・ライク・カーボン)の
 状態もあります。ピーク強度よりもスペクトル(波形形状)に
 重...続きを読む

Q無機材料のRamanバンドのお勧めのデータベース

無機材料のRamanバンドのお勧めのデータベースありますか?

Aベストアンサー

「お勧め」とは確信できませんが,google で検索したところ,次が気になりました.

URL
 http://www.publish.csiro.au/?act=view_file&file_id=SA0402254.pdf
表題
 RAMAN SPECTRA DATABASE OF MINERALS
 AND INORGANIC MATERIALS ON THE WEB
著者
 Y. Iida, K. Yasui, T. Tuziuti, T. Kozuka,
 A. Towata, Sivakumar Manickam
所属
 National institute of Advanced Industrial
 Science and Technology (AIST)
連絡先
 463-8560 Nagoya, Japan
 E-Mail: y.iida@aist.go.jp

データベースの表が2つありました.

Table 1. 商用データーベース
  Company
   Title
   Number of Spectra
 の順に...

Sadler
 Raman of Inorganics •4702
 1600

Renishaw
 Spectral database of inorganics
 1200


Table 2. Webでアクセスできるデーターベース
  Organization
   URL
   Number of Samples
 の順に...

CALTECH, USA
 http://minerals.caltech.edu/FILES/raman/index.htm
 310
  hydrotalciteで検索すると,
  スペクトルまで出してくれました.
  まだまだ,件数が少ないのがつらい.

Parma University,Italy
 http://www.fis.unipr.it./~bersani/raman/raman/spettri.htm
 197

AIST, RASMIN
 http://www.aist.go.jp/RIODB/rasmin/E_index.htm
 421(minerals), 357(inorg. compounds)
  現在は,このURLではつながりませんでした.
  せっかく800件近くのデータをそろえているのに
  残念です.

「お勧め」とは確信できませんが,google で検索したところ,次が気になりました.

URL
 http://www.publish.csiro.au/?act=view_file&file_id=SA0402254.pdf
表題
 RAMAN SPECTRA DATABASE OF MINERALS
 AND INORGANIC MATERIALS ON THE WEB
著者
 Y. Iida, K. Yasui, T. Tuziuti, T. Kozuka,
 A. Towata, Sivakumar Manickam
所属
 National institute of Advanced Industrial
 Science and Technology (AIST)
連絡先
 463-8560 Nagoya, Japan
 E-Mail: y.iida@aist.go.jp

データベースの表が2つ...続きを読む

QL体とD体

糖はD体、アミノ酸はL体の異性体で構成されますが、異性体のD体とL体の見分け方を教えてください。

Aベストアンサー

 構造式を見てDとLを見分ける方法についての質問と解釈して解答します。
 D、L表示法は糖やアミノ酸の絶対配置が求められる以前からある表記法です。(+)-グリセルアルデヒドにD、(-)-グリセルアルデヒドにLを接頭 辞としてつけます。DかLか見分けたい化合物(糖やアミノ酸)に含まれる不斉炭素のうち、IUPACルールにおいて最も番号の大きい不斉炭素の絶対配置がD-(+)-グリセルアルデヒドと等しい場合にD体とし、L-(-)-グリセルアルデヒドと等しい場合をL体とします。因みにD-(+)-グリセルアルデヒドはFischer投影式において、上がCHO、右がOH、左がH、下がCH2OHとなる構造です。
 もうひとつ言っておくと、L体の糖やD体のアミノ酸もちゃんと存在します。血液型を決める多糖の構成成分にはL-フコースがあり、哺乳動物の脳にはD-セリンとD-アスパラギン酸が存在し、脳の高次機能に関係しているのではないかと考えられています。

Qラマン活性or赤外活性について

こんにちは、ouenvirosnctchemです。
今日機器分析の試験で次の問題がでました。
「H2分子は赤外活性かラマン活性か、理由を付けて説明しなさい。」
H2はラマン活性であることは分かりました。(教科書に記載されていたので)
・・・がしかし、なぜラマン活性なのか?という理由がわかりません。
電気双極子モーメントμが変化する振動は赤外活性、分極率αが変化する振動はラマン活性である、ということは知っています。つまり、分極率αが振動するからラマン活性であるということは分かるのですが、なぜH2は分極率が変化し、電気双極子モーメントが変化しないのかがわかりません。
・・・わかる方、どうぞ教えてくださいませ。m(_ _)m

Aベストアンサー

 H2 は HーH ですね。結合の両端には同じ原子(H)が付いていて対称です。この点が重要です。

 対称なHーHの結合には+,ーの電気的な分極は存在しません。つまり,電気双極子が存在しないんです。存在しないものは,変化の為ようがありませんね。

 一方,分極を考えると,結合の両端の原子が同じですから,δ(+)ーδ(-) の分極とδ(-)ーδ(+) の形の分極は同等に起こります。つまり,分極率の変化は起こります。

 いかがでしょうか。詳細は成書を御覧下さい。

Q金属はラマン散乱する?

タイトル通りです。
金属ってラマン散乱しますか?

金属結晶って、自由電子の海の中に陽イオンが並んでるようなモデルでよく書かれますけど、このとき陽イオンが格子振動(?)をしていれば、共有結晶やイオン結晶と同様にラマン散乱が観測できると思うのですが、実際のところどうなのでしょう?

Aベストアンサー

しますよ。
酸化銅、酸化マンガン、シリコン(金属か?)などなど。
超伝導材料金属表面でも発生しますね。

金属表面ではほとんど光は侵入しませんので、極表層に限られます。

実際に観測することも行われています。


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