Raman-Spektroskopie – wie funktioniert sie?

Im Jahr 1930 erhielt der indische Physiker Sir Chandrasekhara Venkata Raman den Physik-Nobelpreis für den Nachweis des nach ihm benannten Raman-Effekts: Trifft Licht auf Atome oder Moleküle, interagieren Photonen und Moleküle. Dabei sinkt das Energieniveau dieser Photonen, deren Wellenlänge sich dadurch verändert. An den Spektren dieser Streuung, die sich deutlich messbar vom einfallenden Licht unterscheidet, lässt sich das streuende Molekül exakt bestimmen. Denn aufgrund der unterschiedlichen Molekülmasse, Atombindung sowie der daraus resultierenden Unterschiede von Schwingung und Rotation löst jedes Molekül ein charakteristisches Streusignal aus: der spektroskopische „Fingerabdruck“ der Moleküle. So kann die Raman-Spektroskopie auch komplexe Biomoleküle zweifelsfrei identifizieren.

Im Abgleich mit entsprechenden Datenbanken lässt sich die molekulare Zusammensetzung fester, flüssiger und gasförmiger Stoffe per Raman-Spektroskopie schnell und hochpräzise bestimmen. Daher ist das Verfahren mittlerweile weitverbreitet. Das Einsatzspektrum reicht von der chemischen und pharmazeutischen Industrie und Forschung über Life Sciences bis hin zu den Materialwissenschaften.

In der Raman-Spektroskopie erfolgt die Anregung mithilfe von Lasern mit möglichst engem Spektralbereich. Am häufigsten sind laut Coherent Dauerstrich-(cw)-Laser mit Wellenlängen von 488 Nanometer (nm), 532 nm, 631 nm und 750 nm im Einsatz; Teils auch UV-Laser im Wellenlängenbereich unterhalb 270 nm. Daneben gibt es Verfahren wie die Coherent Anti-Stokes Raman-Spektroskopie (CARS), die statt cw-Laserstrahlquellen auf Ultrakurzpulslaser setzen.

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