Nicht-lineare Raman-Spektroskopie
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Die nicht-lineare Raman-Spektroskopie versteht man die nichtlineare spektroskopische Untersuchung der Streuung von Licht an Molekülen oder Festkörpern. Sie nutzt die nicht-lineare Raman-Streuung (engl. coherent anti-Stokes Raman scattering,CARS).
Funktionsweise
Das CARS-Prinzip: Zwei einfallende Laserfrequenzen ωL und ωP erzeugen im Raman-Medium Stokes- bzw. Anti-Stokes-Strahlung der Frequenzen ωS bzw. ωAS.
Der Unterschied zur (linearen) Raman-Spektroskopie besteht in der besonderen Anregungsart, die zwei Laserstrahlen (Pump- und Stokes-Laser) mit geeigneten Frequenzen erforderlich macht. Bei Überlagerung dieser Strahlen entsteht durch die Wechselwirkung von Licht mit Materie ein laserstrahl-ähnliches Signal. Dieses Signal wird resonant verstärkt, wenn die Differenz der Frequenzen der Laserstrahlen einer Raman-Resonanz entspricht. Das Signal erscheint um den Betrag der Raman-Resonanz blauverschoben zum Pump-Laser.
Anwendung
Die CARS-Spektroskopie dient unter anderem zur Untersuchung von Materialeigenschaften, thermodynamischen Eigenschaften (z. B. Temperatur) oder auch zur spezies-selektiven Mikroskopie. Sie wird unter anderem in der Plasma- und Verbrennungsdiagnostik, in der Mikroskopie und zur Qualitätssicherung von Diamanten eingesetzt. Außerdem kann sie bei der Untersuchung biologischer Systeme zur Sichtbarmachung von fast beliebigen wählbaren Molekülarten durch Anregung charakteristischer Schwingungsmodi (CH2-Schwingung für Lipide, Amidschwingung für Proteine, Phosphatschwingung für DNA) genutzt werden, die deshalb nicht erst durch Fluoreszenzfarbstoffe markiert werden müssen.
Literatur
- E. O. Potma, X. S. Xie: Detection of single lipid bilayers with coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) microscopy. In: Journal of Raman spectroscopy. 34, Nr. 9, 2003, S. 642-650 (doi:10.1002/jrs.1045).
Siehe auch
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