Aus dem Labor: Mit der Raman-Effekt effektiv zur Erforschung winziger Teilchen

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Die Raman-Streuung, benannt nach dem Nobelpreisträger Sir C V Raman. (Express-Archiv)

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Sub-Mikron-Teilchen, wie Moleküle, die zu klein sind, um gesehen zu werden. Wissenschaftler verwenden unterschiedliche Methoden, um indirekt beobachten und erforschen deren Eigenschaften. Eine dieser Methoden ist das studieren von Licht-Strahlen, die gestreut werden, die von diesen Teilchen.

Licht kann die Interaktion mit einem Objekt auf verschiedene Weise — es wird reflektiert, gebrochen, übertragen oder absorbiert in unterschiedliche Maßnahmen, je nach Objekt ist es die Interaktion mit. Im Allgemeinen Licht, wenn es mit einem Objekt interagiert, wird nach dem Zufallsprinzip in alle Richtungen verstreut.

Wenn das Objekt in Frage ist sehr klein, von der Skala von wenigen Nanometern (ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter) oder weniger, die meisten des Lichtes auf geht es entlang ungestört, ohne Hinweis des Teilchens. Dies ist, da diese Partikel kleiner sind als die Wellenlänge des Lichts und daher nicht interagieren stark mit Licht-Wellen. Sehr gelegentlich, aber nicht mehr als ein paar mal in einer Milliarde, Licht Wellen wechselwirken mit dem Teilchen. Die Erkennung dieser gestreuten Lichtwellen können Ihnen einige sehr wichtige Informationen über die Teilchen Licht interagiert hat.

Eines der Dinge, die Wissenschaftler untersuchen, ob das gestreute Licht hat die gleiche Energie, die es hatte, bevor er die Partikel, oder ob es eine änderung in der Energie-Ebenen. In anderen Worten, ob die Interaktion war “elastisch” oder “unelastisch”.

Eine Besondere Art der inelastischen Streuung, bei denen eine änderung in der Energie des Lichtes erfolgt durch die Schwingungen des Moleküls oder des Materials unter Beobachtung, was zu einem entsprechenden änderung in der Wellenlänge, ist die Raman-Streuung (oder Raman-Effekt), benannt nach dem Physiker Sir C V Raman-wer entdeckt es in den 1920er Jahren, und für die er gewann den Nobelpreis im Jahr 1930.

Während die Raman-Streuung ist eine sehr effektive Art der Gewinnung einige Informationen über das Objekt unter Beobachtung, es ist auch ein extrem schwaches Phänomen. Für einige Jahre jetzt Dr G V Pavan Kumar und sein team vom Indian Institute of Science Education and Research (IISER), Pune, haben versucht, nach Möglichkeiten zu suchen, um eine Verstärkung der Wirkung der beiden Raman-und elastische Streuung, so dass die Phänomene, die untersucht werden können einfach mehr. Sie haben gesucht worden, die eine Erhöhung der Anzahl von Lichtwellen Durchlaufen Raman-Streuung, und auch die Ausrichtung der gestreuten Wellen in eine bestimmte Richtung, so dass alle von Ihnen abgeholt werden können, durch einen sensor oder Detektor.

In einer aktuellen Veröffentlichung in Nano Letters, Dr. Pavan Kumar und sein team berichtet, wie Sie erreicht dies durch die innovative Nutzung der besonderen Eigenschaften der Metalle auf der nano-Skalen. Das Metall Sie ausgiebig, war Silber. Ein nano-Silber-Draht gepaart mit der Schicht der Moleküle unter Beobachtung zeigten sehr interessante Ergebnisse. Abgesehen von der Förderung der Stärke der Raman-Streuung, die Silber-Draht verhielt sich wie ein “wave-guide-Antenne”, die Leitung der gestreuten Wellen in einem bestimmten Winkel. Der Effekt wurde gesehen, um stärken weiter, wenn das set-up wurde auf eine gold-nano-film.

Um sicherzustellen, dass Sie studieren das gestreute Licht nur von der gewünschten Molekül und nicht von den Silber-Draht-oder gold-Folie, die Experimentatoren nahmen Messungen des gestreuten Lichtes von jedem der einzelnen Materialien, bevor Sie zu kombinieren. Die Mannschaft entwarf und baute einen speziellen Mikroskop, der sogenannten Fourier-Ebene Raman-Streuung Mikroskop, zu Messen, die Verstärkung der Raman-Streuung, sowie die Erfassung der genauen Richtung, aus der das gestreute Licht Wellen entstanden.

Die empfangenen Signale von dem Mikroskop können geben sehr gute Informationen über die schwingungsbewegung der Moleküle in nano-Kavität, deren Orientierungen mit Bezug zueinander, und die Winkelverteilung der gestreuten Lichts mit hoher Genauigkeit und Präzision. Dr. Pavan Kumar und sein team sind weiterhin mit Ihren Studien zu sehen, wie diese Experimente können optimiert werden, um noch bessere Ergebnisse zu einzelmolekül-Empfindlichkeit.

Auch Sie sind eine Extrapolation der Fourier-Mikroskopie-Methoden, um die elastischen und nichtlinearen Lichtstreuung zur Untersuchung der Struktur und Dynamik von weicher Materie wie Kolloide, Flüssigkristalle und die aktive Rolle, die konzeptionellen verbindungen zu biologischen Zellen, Membranen und Geweben.

Für Ihre Forschung angesehen werden, die für diese Spalte, schreiben Sie an den Autor unter: amitabh.sinha@expressindia.com

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