Raman spectroscopy התפתח ככלי אנליטי מוחלט עבור probing העולם המורכב של ננו-חומרים, שבו כימיה פני השטח, ריצוף קוונטי, פגמים בקנה מידה אטומי לשלוט ביצועים. בניגוד שיטות אפיון מרובים בממוצע על פני כרכים גדולים, ראמן ספקטרוסקופיה מספקת טביעות אצבע מולקולרית עם micrometer-scaleרזולוציה שטחית שלה, זה לא הרסני ומינימום הכנת אופי ייחודי עבור ארכיטקטורת חזותית של חומרים מתקדמים של פחמן, 000.

עקרונות יסוד ויתרונות טכניים בניתוח ננומטרי

(המנגנון המרכזי של ראומן spectroscopy מסתמך על פיזור מבנים של פוטונים, שבו אור אירוע אינטראקציה עם רטטים מולקולריים או פוני ליטיצ'ה ( ⁇ ) שבריר קטנה של הפוטונים המפוזרים או מאבד אנרגיה, וכתוצאה מכך פיזור אופייני באורך גל - השינוי ראמאן - אשר מתאים ישירות למצבים מסוימים של רטט, בתנומנטלציה אלה הם רגישים מאוד לכדי שינוי מיקרוסקופי של 2 רזולוציה גבוהה.

Mapping Strain ו Stress in Low-Dimensional Materials

מתח מכני משנה עמוק את התכונות האלקטרוניות והאופטיות של חומרים תלת-ממדיים, מה שהופך את קוונטין המדויק חיוני עבור הנדסה של המכשיר. Raman spectroscopy מציעה נתיב ישיר ולא הרסני למדוד שדות מקומיים עם רזולוציה מרחבית גבוהה.טכניקה היא חזקה במיוחד בחומרים דו-ממדיים כגון גרפן ומעבר dichalcogenides (TMDCs), שבו תדרי הראייה המשתנים באופן צפוי בתגובה מכנית.

כמות של סטרין ב Graphene ו- Carbon Nanotubes

בגרפן, הלהקה G ( ⁇ 1580 ס"מ) והלהקה 2D ( ⁇ 2670 ס"מ-1) מציגה משמרות הכריזוחות מתוחזקות תחת לחץ לא-שיקלי או מעצם-המצח של 1% מוביל להפחתת של כ-25-30 ס"מ -1 ב-Gshifted Gshifted, בהתאם לנטימנט קריסטלרפיסט (Stelographical Resolman) מאפשר למיפוי של גרפים חזותיים, בשל בועות רוחשים-Ric, ואפקטים רגישים, בשל בועות רוח רפאים (R) עבור צינורות מגנטיים רגישים, בשל דחיסות Gtube (Gboxe) ו-Ric) בשל דחיסות (Gphenic) בשל דחיסות Gambio-Ric) בשל דחיסות Gambio-Ric) בשל דחיסות Gambio-Ric).

הנדסה סטרין במעבר מתכת Dichalcogenides

עבור מעבדים TMDCs כמו MoS2, WSe2, ו WSe2, מתח לא רק משמר את שיא Raman אבל יכול להניע מעברים שלב (במטוס) ו A1g (בשלב מחוץ למטוס) מראה רגישות ייחודית לזן.היישום של זנים הנדסיים מעורר שינוי אדום של E12gcopy עקב החלש, בעוד ש-A1 גרם לשינוי כימי פחות מ-HSTDIT מופעל על ידי שינוי.

פיתוח פונקציונליות כימית והגנת הנדסה

הכימיה של ננו-חומרים מכתיבת את האינטראקציה שלהם עם הסביבה, הפעילות הקטליטית שלהם, ואת ביו-קומביציה שלהם.Raman spectroscopy מספק חלון ישיר לתוך הנוף הכימי של משטחים ננו-חומריים, המאפשר אימות אסטרטגיות פונקציונליות ואת הזיהוי של פגמים.

ניתוח Defect Analysis in Carbon- Based Nanomaterials

בחומרים גרפיים, היחס של הלהקה ( ⁇ 1350 ס"מ -1, הפרעה המושרה) ללהקת G (IFLT:0DIRFLT:1/IOVAFLT:2GGearFLT 3), הוא תקן הזהב להערכת איכות מבנית.

מעקב אחר שינוי פני השטח ועצמי

פונקציונליות nanomaterials עם פולימרים, biomolecules, או חלקיקים חיוני עבור יישומים במשלוח סמים, רגיש, וננוקוםites. Raman spectroscopy יכול לזהות את החתימות הרטט האופייניות של מולקולות המצורפות, לאשר טעינה מוצלחת ומספק מידע על ההתאמה והכיוון של המין. לדוגמה, את המודעות של DNA או חלבונים rapabd זה יכול לשמש שינויים מולקולריים כדי לבדוק את ה-Dicial כדי לזהות את התגובה של ה-D2iFide דרך ה-D.

שלב Identification ו Polymorphism ב-Nanostructures

ננו-חומרים רבים קיימים בשלבים גבישיים מרובים או פולימורפים, כל אחד עם תכונות אלקטרוניות, אופטיות וקטליטיות נפרדות.Raman spectroscopy רגיש במיוחד להבדלים מבניים עדינים אלה, מה שהופך אותו כלי זיהוי של שלב של נוחות שלא מקבילה.

שיבוש מתכתי ו Semiconducting Carbon Nanotubes

ננו-בוטיקים פחמן יכולים להיות מתכתיים או סמי-מוליכים בהתאם ל chirality שלהם.ספקטרום ראמן של ננו-tube יחיד מראה הבדלים ברורים: ה-G של צינורות מתכתי הורחב וסימטרית בשל הפיכה של אלקטרונים (Breit-Wigner-Fano), בעוד צינורות מוליכים למחצה מציגים צמידים חדים, סימטריים, בנוסף, RBM, בשילוב עם פרופיל אלקטרוני ( ⁇ ) עבור מוליכים למחצה, שבו הם מאפיינים ספציפיים עבור מוליכים למחצה) עבור מוליכים למחצה, כאשר הם מוליכים למחצה, כלומר, כלומר, כלומר, הם מאפיינים אלקטרוניים, כלומר, כאשר צינורות מוליכים למחצה, עבור מוליכים למחצה, עבור מוליכים למחצה, עבור מוליכים למחצה, עבור מוליכים למחצה, עבור מוליכים למחצה, מוליכים למחצה, עבור מוליכים למחצה, עבור מוליכים למחצה, מוליכים למחצה, עבור מוליכים למחצה, עבור מוליכים למחצה, עבור מוליכים למחצה, עבור מוליכים למחצה, עבור מוליכים למחצה, מוליכים למחצה, עבור מוליכים למחצה, מוליכים למחצה, עבור מוליכים למחצה, עבור מוליכים למחצה, עבור מוליכים למחצה, כמו כן, עבור מוליכים למחצה, כמו כן, כמו כן, מוליכים למחצה, מוליכים למחצה, כמו כן,

Polymorph Tuning in TMDCs ו- Perovskites

מעבר לשלב השני H המשותף, TMDCs כמו MoS2 יכול להתקיים בשלב מטבול 1T (octahedral) ו 1T (המורכב octahedral) בשלבי מתכת אלה הם מאוד פעיל עבור רצף של תאים חשמליים קטליטיים (למשל ⁇ ) של 1T-MoS2 הם שונים לחלוטין מ 2H-MoS2, כולל שיא חדש של ג'קינטקינטק (Jic) ו-APTS) באופן מיידי, בדומה לטמפרטורה J.

סיקור: Surface-Enhanced Raman Spectroscopy for Ultra-Sensitive Detection

פני השטח-נאנסד ראמן ספקטרוסקופיה (SERS) מתגברת על הרגישות הנמוכה של ראסמן קונבנציונלי מתפזר על ידי ניצול שדות אלקטרומגנטיים מקומיים אינטנסיביים שנוצרו על פני השטח plasmonic nanostructured.שיפורים של 106 עד 1010 מאפשר זיהוי של מולקולות בודדות על זהב או חלקיקים כסף.זה הרגישות יוצאת דופן זה עשה טכניקת אבן הפינה עבור כימיקלים ורגישויות ביולוגיים ב- NLT1:0.

חלקיקים פלאסמוניים וננודור חלקיקים

מנגנון השיפור בסארס נשלט על ידי אפקט אלקטרומגנטי, אשר יוצר "נקודות חמות" בצומת או טיפים חדים של plasmonic nanostructures. על ידי הנדסה בגודל, צורה, ורכב של חלקיקים (למשל, ננוספרים, ננוסטארים, מבנים הליבה של ליבות), החוקרים יכולים לכוון את ה- plasmon Resonance כדי להתאים את גלייזר גלייזר, סימולציה מקסימלית של יישומים מכניים אלה, או תכונות מכניות.

יישומים ב- Biomedical and Environmental Monitoring

חוקרים משמשים לזיהוי ללא תווית של ביומרקרים, רעלים, ומזהמים ברמות של חלקיקים-עשר מיליארדים. במחקר ביו-רפואי, תגים SERS - חלקיקים זהב מכוסים עם מולקולות עיתונאיות של ראמן - ניתן להבחין בדמיית מרובותxed של מספר רב של סמנים ביולוגיים בסיכון בו-זמנית.הקוורטיים הצרים של שיאירמן מאפשרים עבור הרבה יותר מרבים מדגימות של חומרים סביבתיים, ו-S-Sicial פחות, הם חומרים מסוכנים, כלומר, חומרים מסוכנים, כלומר, חומרים מסוכנים, לדוגמה, חומרים כימיים קטנים, חומרים סביבתיים, פחות, חומרים מסוכנים, ו-Sicialיים (Sicial פחות, הם פחות, חומרים מסוכנים, חומרים מסוכנים, חומרים כימיים).

טיפ-Enhanced Raman Spectroscopy: Nanoscale Chemical Mapping

טיפ-ננדסד ראמן spectroscopy (TERS) משלב את העקרונות של SERS עם מיקרוסקופיה כוח אטומי (AFM) או סריקה microscopy מנהרה (STM) כדי להשיג הדמיה כימית עם רזולוציה מרחבית ננומטר. A מתכתית או מתכת-קוated פעולות כמו אנטנה פילמוסית plasmonic, תוך התמקדות אור הלייזר עד לנקודה קטנה יותר מאשר הגבלת הסימון מעוקבת יוצרת רק קצה כימי קטן מאוד.

החלטה 10 NUM ו- Single-Molecule Slack

מכשירים מודרניים להשיג באופן שגרתי פתרון מרחבי מתחת 10 nm, ותחת תנאים אופטימיזציה, החלטה מתחת 1 nm דווח.זה מאפשר לחוקרים למפות את ההרכב הכימי של גבולות דגנים, הקצוות, פגמים נקודתיים בודדים בחומרים 2D. לדוגמה, TERS כבר שימש כדי לדמיין שדות מתוח סביב פגם אטומי יחיד במונות2, חושף כיצד מבנים מקומיים משפיעים על תכונות אלקטרוניות בתערובת ביולוגית ומבדיל בין רכיבי Table בתוך אטומיים לרמה אחת של חומרים שונים של חומרים שונים.

שילוב של שיתוק heterogeneous Catalysis ו- Single-Site Chemistry

בקטאליזה הטרוגנית, אתרים פעילים ממוקמים לעתים קרובות בשוליים, בצעדים או היבטים ספציפיים של חלקיקים. TERS מאפשר לחוקרים לאתר את האתרים הפעילים הללו ולעקוב אחר האבולוציה של מולקולות מגיבות ומוצרים על חלקיקים קטליטיים בודדים (Nanoparticles) על ידי מעקב אחר אות טירס תלוי הזמן, ניתן לצפות באירועים תגובה חד-מולקולארית יחיד ומיפוי של פעילות מרחבית של ננו-אפציה (D) על פני השטח של חשיבה יעילה יותר: 0 ויזואלית של חומרת של חשיבה חזותית (D) הוא שינוי יעיל יותר של חומרת (D) של חומרת-הקלימית-הקלימית-החומרית (D) של חומרת-החדשני) של חומרת-הקלימי של חומרת-הקלימי (D) של חומרת-החומר) של חומר-החדשני (D) הוא מאפשר מעקב אחר אותות-החדשני (D) של חומר-תועלת יותר של חומרת-החדשני (DVeralytic) של חומרת-החדשני) של חומר-החדשני (DV) של סימולציה) של סימולציה) של סימולציה) של סימולציה) של חומר-החדשני (

ב-Situ ו-Operndo Raman Spectroscopy for Dynamic Processes

ננו חומריים הם לעתים קרובות בסביבות דינמיות, עוברים שינויים מבניים במהלך פעילות בסוללות, זרזים או חיישנים.FLT:0 בסיטקום FLT:1 ו-FLT:2operandoFLT 3 (Raman spectroscopy מספק תובנה בזמן אמת, מולקולרית ברמת התהליכים האלה, המקשרת את האבולוציה המבנית ישירות לביצועים פונקציונליים.

צפייה ב-Bteries Charge ו- Discharge

במהלך סוללות אלקטרו-כימיות, חומרים אלקטרודה עוברים מעברי שלב, שינויים בנפח, וחוקרים חד-אלקטרוניקה מוצקים (SEI) היווצרות של ספקטרום של ספקטרום (Raman spectroscopy) ניתן לבצע בתוך תאים אלקטרו-כימיים סטנדרטיים, באמצעות חלון שקוף או בדיקה סיבים אופטיים (Lronicial) של מעבר של סיליקון 6: 7Flastation: LLTx) LTx1S לאחור הוא מעקב אחר סיליקון (R) ו-Fidation) של סיליקון:

עקבו אחרי Catalytic Reactions at the Nanoscale

במרתפי קטליטי, תאי דלק, כורים כימיים, השלב הפעיל של הזרז יכול להשתנות בתנאים התגובה.אופרהנדו ראמן spectroscopy, לעתים קרובות בשילוב עם כרומוזומטוגרפיה גז או ספקטרומטריה המונית, מאפשר לחוקרים לקשור את ספקטרום הזרז של פני השטח עם פעילות קטליטית שלה וסלקטיביות.

ניתוח נתונים ושילוב Machine Learning

הנתונים שנוצרו על ידי המיקרוסקופ מודרני של ראמן, במיוחד הדמיה היפר-ספקטרום וטרירס, יכולים להיות גדולים מאוד ומורכבים. פסגות ידניות מסורתיות מתאימות לעתים קרובות לא מספיק כדי לחלץ את כל המידע הרלוונטי (ML) ושיטות chemometric משולבים יותר ויותר בניתוח נתונים של Raman כדי להתמודד עם המורכבות הזו, המאפשרת ניתוח מהיר יותר, אובייקטיבי יותר, מקיף יותר.

תצורה אוטומטית ספציפית ו-Clustering

ניתוח רכיב ראשי (PCA), k-means מקבץ, וגורם ממטריקס לא שלילי (NMF) משמשים לזיהוי רכיבים ספקטרליים נפרדים בתוך מערך נתונים היפר-ספקטרום ללא ידע קודם.לדוגמה, במהירות פולימרית ננוקומה, שיטות אלה יכולות לזהות באופן אוטומטי את תמונת ראמאן לאזורים המתאימים למטריקס פולימר, ננופלר, ומערכת הבין-פוליטית של רשתות כימיות מבוססות באופן משמעותי על בסיס ספקטרום (Digitalicial) הן על איכות חומרים ספקטרום (Digitals) הן באופן משמעותי על גבי רשתות כימיות (Digitalicial) הן ברמה גבוהה של ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

למידה עמוקה עבור הכחשת ספקטרלית וקידום החלטות

ראמן ספקטרום, במיוחד מ nanomaterials בודדים, יכול להיות רועש בשל הפיזור הנמוך ביותר של מחזור חוצה חלקים.מודלים למידה עמוק משמשים עכשיו כדי denoise spectra ביעילות, לשחזר שיאים חלשים אך חשובים יותר, אלגוריתמים ML ניתן לאמן כדי ללמוד את היחסים בין רזולוציה נמוכה ודימויים ברזולוציה גבוהה, ביעילות לשפר את ההחלטה המרחבית מעבר למגבלת המזהמים.

Outlook וכיוונים עתידיים

המסלול של Raman spectroscopy ב nanomaterial Characterization נקודות לעבר רגישות רב יותר, פתרון, ו באמצעותput. שילוב של Raman עם טכניקות משלימים כגון מיקרוסקופיה אלקטרונים, מיקרוסקופיות כוח אטומי, ומיקרו-liquid chromatography יספקו באמת ניתוח רב-ממדי קורטיביות בתוך מכשיר יחיד או זרימת עבודה.

כמו ננו-חומרים גדלים במורכבות – הרחק מתחומים פשוטים ומ צינורות ועד מבנים מורכבים, מסגרות מתכת-אורגניות, והיברידיות ביו-נו - הביקוש לחיקוי מדויק, לא הרסני, וכימיה מבחינה כימית בלבד יגבר רק .Raman spectroscopy, בצורות רבות שלה, ממוקם ייחודי כדי לענות על יכולת זו.