Spektroskopia Ramana w innej odsłonie

Spektroskopia Ramana nie jest nową, ale stosunkowo mało rozpowszechnioną techniką. Dzięki wprowadzeniu szeregu rozwiązań obecnie należy do zaawansowanych spektroskopowych metod analitycznych. Nowe możliwości sprawiły, że wiele branży (szczególnie przemysł farmaceutyczny) chętnie korzysta z możliwości, jakie za sobą niesie. Sprzężenie spektrofotometru ramanowskiego z mikroskopem konfokalnym lub mikroskopem sił atomowych otwiera zupełnie nowe perspektywy analityczne. Wykorzystanie sprzężonej techniki w przemyśle farmaceutycznym pozwala m.in. na zbadanie rozkładu substancji czynnych oraz pomocniczych w produktach leczniczych. Ponadto możliwe jest scharakteryzowanie oraz zbadanie form polimorficznych składników próbki poddanej badaniu. Szczególne zapotrzebowanie na tego typu badania ma farmacja przemysłowa.

Kolejnym ciekawym i przydatnym rozwiązaniem okazała się powierzchniowo wzmocniona spektroskopia Ramana (z ang. Surface Enhanced Raman Spectroscopy, SERS). Polega na pomiarze promieniowania rozproszenia Ramana cząsteczek zaadsorbowanych na powierzchni nośnika wzmacniającego sygnał. Pokonuje ona część ograniczeń klasycznej spektroskopii Ramana, w tym limity detekcji, a także niską intensywność mierzonego promieniowania. W technice SERS wprowadzono rozwiązanie polegające na wzmocnieniu sygnału analitycznego poprzez adsorpcję badanej substancji na specjalnie spreparowanej powierzchni metalicznej. Zwykle takie płytki pokryte są nanocząstkami srebra, złota lub platyny, a ich powierzchnia odznacza się znaczną chropowatością. Możliwe jest też wykorzystanie metalicznego zolu, z którym badana substancja oddziałuje. SERS dobrze sprawdza się do oznaczania składników w próbkach biologicznych i chemicznych na bardzo małych stężeniach. Znalazła również zastosowanie do charakteryzowania procesów międzyfazowych na chropowatych powierzchniach.

Spektroskopia terahercowa

Wymagania współczesnego przemysłu wymuszają poszukiwanie nowych narzędzi analitycznych. Rozwój technologiczny sprawił, że jednym z nich stała się spektroskopia terahercowa. Podstawą działania tej metody jest wykorzystanie właściwości promieniowania terahercowego. W zakresie częstotliwości występuje pomiędzy promieniowaniem podczerwonym a mikrofalami. Charakteryzuje się niską energią, dzięki czemu nie wzbudza przemian fotochemicznych w próbce. Jego ważną cechą jest zdolność do penetracji głębokich warstw próbki. Jednocześnie nie działa na próbkę destrukcyjnie. Jest to dużą zaletą w przypadku analizy wyjątkowo wrażliwych materiałów, np. biomolekuł, tkanek itp. Spektroskopia terahercowa najczęściej wykorzystywana jest do prześwietlania i analizy składu.

Promieniowanie terahercowe i związana z nim spektroskopia terahercowa charakteryzują się wieloma zaletami, co przekłada się na duży potencjał do zastosowań w biomedycynie, rolnictwie, przemyśle chemicznym oraz farmaceutycznym, a także kontroli bezpieczeństwa produkcji żywności. Z powodzeniem można wykorzystać ją także do identyfikacji biomolekuł. Za jej pomocą dokonywane są skanowania tkanek ludzkich oraz diagnostyka nowotworów. Mimo szeregu zalet, spektroskopia terahercowa nie jest rozpowszechnioną techniką. Niskie zainteresowanie w ciągu ostatnich kilkudziesięciu latach było spowodowane w głównej mierze przeszkodami technicznymi. Wraz z rozwojem takich dziedzin, jak ultraszybka optoelektronika i technologia półprzewodników, spektroskopia terahercowa poczyniła szybkie postępy i obecnie posiada szeroki wachlarz możliwości.

Spektroskopia przestrajalnego lasera diodowego

Mało popularną techniką jest spektroskopia absorpcyjna z przestrajalnym laserem diodiowym (z ang. Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS). W ciągu dekad ewoluowała od techniki wykorzystywanej w laboratoriach, po funkcjonalne narzędzie przemysłowe. Wykorzystywana jest przede wszystkim do analizy właściwości i składników gazów. Za pomocą TDLAS można charakteryzować takie parametry, jak: temperatura, stężenie, ciśnienie czy prędkość przepływu. Podstawą tej techniki jest pomiar zależności absorpcji światła przez ośrodek gazowy, od długości fali. Źródłem promieniowania jest zwykle laser diodowy o przestrajalnej długości fali. Gdy określona długość fali (charakterystyczna dla danej substancji) zostanie zaabsorbowana, to detektor zarejestruje zmniejszenie natężenia światła. Metoda ta nie charakteryzuje się wysoką skutecznością w przypadku bardzo niskich stężeń analitów w badanym gazie. Czułość TDLAS można zwiększyć poprzez modulację lasera. Jest to metoda stosowana głównie do monitorowania procesów przemysłowych. W laboratoriach wykorzystywana jest do badania właściwości gazów. Może zostać także użyta jako czujnik pary wodnej w procesach liofilizacji.