Ramanspektroskopi är en teknik för att studera funktionen av våglängder mellan strålning och materia. Specifikt studerar vetenskapen lågfrekventa lägen som vibrationer och rotationer. Processen fungerar huvudsakligen genom att sprida monokromatiskt ljus utan att bevara partiklarnas kinetiska energi. När laserljus interagerar med vibrationerna av strukturer inom en atom, är en reaktion i själva ljuset resultatet. Detta gör det möjligt för forskare att samla information om systemet med hjälp av Raman-laserspektroskopi.
Den grundläggande teorin bakom Ramanspektroskopi är Ramaneffekten. Ljus projiceras på en molekyl med avsikten att interagera med elektronmolnet, området runt en eller mellan elektroner i en atom. Detta gör att molekylen exciteras av individuella ljusenheter, känd som en foton. Energinivån i molekylen ökar eller minskar. Ljus från den speciella platsen samlas sedan upp med en lins och vidarebefordras till en monokromator.
En monokromator är en enhet som optiskt överför ett smalt våglängdsband av ljus. På grund av det faktum att ljusband sprids genom transparenta fasta ämnen och vätskor, så kallade Rayleigh-spridning, sprids våglängderna närmare ljuset från lasern, medan det kvarvarande ljuset med vibrationsinformationen samlas in av en detektor.
Adolf Smekal förutspådde idén om ljusspridning genom Ramaneffekten 1923. Det var dock inte förrän 1928 som Sir CV Raman upptäckte möjligheterna bakom Ramanspektroskopi. Hans observationer handlade i första hand om solljus på grund av att laserteknik inte var lättillgänglig vid den tiden. Med hjälp av ett fotografiskt filter kunde han projicera monokromatiskt ljus samtidigt som han observerade att ljuset ändrade frekvens. Raman tilldelades Nobelpriset i fysik för sin upptäckt 1930.
De vanligaste användningsområdena för Ramanspektroskopi är inom områdena kemi, medicin och fasta tillståndets fysik. Kemiska bindningar av molekyler kan analyseras genom processen, vilket gör det möjligt för forskare att lättare identifiera okända föreningar genom vibrationsfrekvensen. Inom medicin kan Raman-lasrar övervaka blandningen av gaser som används i anestetika.
Fasta tillståndets fysik använder tekniken för att mäta excitationerna av olika fasta ämnen. Avancerade versioner av konceptet kan också användas av brottsbekämpande myndigheter för att identifiera förfalskade läkemedel medan de fortfarande är i förpackning. Detta inträffar när tekniken är begränsad i sin känslighet och tillåts att i huvudsak passera genom vissa lager tills den når den önskade molekylen.