12 Лекция 11. Спектроскопия комбинационного рассеяния Лекция 11. Cпектроскопия комбинационного рассеяния
Классическая спектроскопия комбинационного рассеяния
В классической, или нерезонансной, спектроскопии комбинационного рассеяния регистрируется излучение, создаваемое колебательными модами в ИК-диапазоне. Полезность метода в молекулярной биофизике была продемонстрирована при определении конформационных состояний белков, нуклеиновых кислот и мембран. В резонансной спектроскопии комбинационного рассеяния резонанс возникает между рассеянным излучением и электронными переходами в молекуле образца. Поскольку такие переходы происходят в видимой части спектра, легко измеряемого с помощью традиционных лазеров, данный метод позволяет получать информацию о пигментах, геме и металлопротеинах. Лучше всего таким способом исследуются нефлуоресцирующие хромофоры, ибо в отсутствие сопутствующего флуоресцентного излучения можно наблюдать даже сравнительно слабые сигналы комбинационного рассеяния.
Спектры комбинационного рассеяния
На рис. 59.1 показан участок спектра, полученный при облучении образца четыреххлористого углерода интенсивным лучом аргонового лазера с длиной волны 488.0 нм, что соответствует волновому числу 20492 см–1. Рассеиваемое излучение состоит из трех компонентов: стоксовского, антистоксовского и релеевского рассеяния. Последнее представляет собой высокоинтенсивное упругое рассеяние с длиной волны, совпадающей с таковой исходного излучения. Пики стоксовского и антистоксовского рассеяния, принадлежат неупругому рассеянию и соответствуют энергии кванта, переданной образцу или отобранной у него.
-
Рис. 59.1 Спектры комбинационного рассеяния CCl4 , возбуждаемого лазерным излучением с длиной волны λ0 = 488 нм или частотой v0=20 492 см-1. Числа над пиками указывают величину сдвига в см-1, который не зависят от длины волны возбуждающего излучения. Данные величины сдвига остаются неизменными, какой бы источник излучения не использовался, будь то криптоновый (488 нм), гелиевый (632.8 нм) или сапфиро-неодиевый Nd:YAG лазер (1064 нм) (Scoog, et al., 1995)
По оси х на рисунке рис. 59.1 отложен сдвиг волнового числа v0, который определяется как разность волновых чисел между наблюдаемым и возбуждаемым излучением в см-1. Заметьте, что пики комбинационного рассеяния располагаются с обеих сторон релеевского пика на равных расстояниях от него. Стоксовские линии располагаются в полосах поглощения 218, 314 и 459 см–1 левее релеевского пика, тогда как антистоксовские линии лежат на тех же позициях, но правее его. Обычно антистоксовские линии заметно менее интенсивны по сравнению с соответствующими стоксовскими, что указывает на более высокую вероятность передачи энергии для возбуждения молекулы. На практике анализируется только более интенсивная – стоксовская − часть спектра.
Появление спектральных линий комбинационного рассеяния, соответствующих более низкой энергии (с большей длиной волны), по сравнению с возбуждающим светом , аналогично стоксовскому сдвигу при флуоресценции. По этой причине такой сдвиг длины волны был назван стоксовским сдвигом.