เครื่องวิเคราะห์หมู่ฟังก์ชันทางเคมีด้วยรามาน (Raman Microscope)
Raman Microscope
Horiba/XPloRA PLUS
สเปกโตรมิเตอร์
บทนำ
เครื่องวิเคราะห์หมู่ฟังก์ชันทางเคมีด้วยเทคนิครามานแบบติดกล้องจุลทรรศน์ (Raman Microscope) เป็นเครื่องมือวิเคราะห์ที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการศึกษาหมู่ฟังก์ชันทางเคมีของสารประกอบ ทั้งในเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ โดยไม่ทำลายตัวอย่าง หลักการทำงานของเครื่องอาศัยปรากฏการณ์รามาน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงระดับพลังงานของโมเลกุล อันเนื่องมาจากการสั่น (vibration) และการหมุน (rotation) ของพันธะเคมี เมื่อโมเลกุลถูกกระตุ้นด้วยแสงเลเซอร์ สเปกตรัมรามาน (Raman spectrum) ที่ได้มีลักษณะเฉพาะสำหรับแต่ละโมเลกุลและโครงสร้างผลึก จึงสามารถใช้ในการระบุชนิดของสารและโครงสร้างผลึกได้อย่างแม่นยำ นอกจากนี้ เครื่องมือยังสามารถวิเคราะห์ตัวอย่างที่มีขนาดเล็กระดับไมโครเมตรและมีปริมาณน้อยได้ ทั้งในสถานะของแข็งและของเหลว อีกทั้งยังสามารถศึกษาการเปลี่ยนแปลงของหมู่ฟังก์ชันในตัวอย่างของแข็งภายใต้อุณหภูมิที่แตกต่างกัน (ประมาณ 30–600 องศาเซลเซียส) นอกเหนือจากการวิเคราะห์สเปกตรัมแล้ว Raman Microscope ยังสามารถถ่ายภาพตัวอย่างควบคู่กัน ทำให้สามารถระบุองค์ประกอบทางเคมีของอนุภาคหรือสิ่งปนเปื้อนได้อย่างเฉพาะเจาะจง และสามารถแสดงการกระจายตัวขององค์ประกอบทางเคมีในตัวอย่าง (functional group mapping) ได้อย่างชัดเจน ดังนั้น เครื่องมือนี้จึงถูกนำไปประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในหลากหลายสาขา เช่น วัสดุทางการแพทย์ อุตสาหกรรมชีวภาพ เวชภัณฑ์และยา อุตสาหกรรมพลาสติกและยาง อุตสาหกรรมเซรามิก ตัวเร่งปฏิกิริยา รวมถึงด้านการเกษตรและสิ่งแวดล้อม
ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งาน
1. การวิเคราะห์คุณภาพและชนิดของสารประเภทคาร์บอน ได้แก่ Carbon nanotubes, Graphene, Carbon dots and Carbon based-biomass โดยพิจารณาจากอัตราส่วนความสูง (Intensity ratio) พีคหลักที่เป็นเอกลักษณ์ 2 พีค ที่ตำแหน่ง Raman shift ประมาณ 1300-1600 cm-1
2. การระบุความเป็นผลึก (Crystallinity) ของสารประกอบ เช่น ไทเทเนียมออกไซด์ (Titanium dioxide; TiO2) ที่อยู่ในรูปอสัณฐาน (Amorphous) จะไม่ปรากฏพีคคมชัดใน Raman spectrum เมื่อเทียบกับ TiO2 ที่มีความเป็นผลึก จะให้พีค Raman ที่คมชัดและจำเพาะต่อโครงสร้างผลึก เนื่องจากการจัดเรียงตัวของอะตอมที่เป็นระเบียบ ทำให้เกิดโหมดการสั่นที่แน่นอน
3. การระบุโครงสร้างผลึกของสารประกอบ เช่น ไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO2) ซึ่งสามารถพบได้ในรูปแบบพหุสัณฐาน (polymorphic forms) ได้แก่ อะนาเทส (anatase) และ รูไทล์ (rutile) โดยเฟสอะนาเทสและรูไทล์จะให้พีคในสเปกตรัม Raman ที่แตกต่างและมีลักษณะเฉพาะ เนื่องจากความแตกต่างของการจัดเรียงตัวของอะตอมและโหมดการสั่นของโครงสร้างผลึก
4. การระบุชนิดของพลาสติก/พอลิเมอร์
5. การศึกษาหมู่ฟังก์ชั่นทางเคมีของตัวอย่างของเหลว เช่น พอลิเมอร์ ตัวทำละลายอินทรีย์
6. การศึกษาหมู่ฟังก์ชั่นทางเคมีของตัวอย่างแผ่นฟิล์มพอลิเมอร์ภายใต้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
อ้างอิง
- Does the Type of Polymer and Carbon Nanotube Structure Control the Electromagnetic Shielding in Melt-Mixed Polymer Nanocomposites? # URL: https://doi.org/10.3390/jcs4010009
- Electromagnetic Flow of SWCNT/MWCNT Suspensions in Two Immiscible Water- and Engine-Oil-Based Newtonian Fluids through Porous Media # URL: https://doi.org/10.3390/sym14020406
- Identifying a non-chiral ligand for the efficient chirality transfer in carbonylation of propargylic mesylates # URL: https://doi.org/10.1039/C4QO00151F
- Raman Spectroscopy and Polymorphism # URL: https://www.spectroscopyonline.com/view/raman-spectroscopy-and-polymorphism
- Polydiacetylene-zinc oxide-zinc(II)-cationic surfactant nanocomposites as colorimetric sensors of various polymers: Effects of solvents and cationic surfactants # URL: https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2025.113500
- Facile route for large-scale synthesis of reversible thermochromic polydiacetylene/zinc(II) assemblies: The effect of zinc(II) precursors # URL: https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2022.130490