Spektroskopi Raman adalah teknik spektroskopi vibrasi yang mengukur hamburan inelastis cahaya monokromatik, biasanya dari laser. Teknik ini memberikan informasi komplementer terhadap spektroskopi inframerah dan sangat berharga untuk menganalisis sampel berair, material kristalin, dan spesimen biologis.
Prinsip Hamburan Raman
Ketika cahaya monokromatik berinteraksi dengan molekul, sebagian besar foton mengalami hamburan Rayleigh (elastis, tanpa perubahan energi), sementara sebagian kecil (sekitar 1 dalam 10^7 foton) mengalami hamburan Raman (inelastis) dengan perubahan energi. Dalam hamburan Raman Stokes, foton yang dihamburkan memiliki energi lebih rendah (panjang gelombang lebih panjang) daripada cahaya datang, sesuai dengan eksitasi vibrasi molekul. Dalam hamburan Raman Anti-Stokes, foton yang dihamburkan memiliki energi lebih tinggi (panjang gelombang lebih pendek), terjadi ketika molekul mulai dalam keadaan vibrasi tereksitasi. Pergeseran Raman (cm-1) adalah perbedaan energi antara cahaya datang dan cahaya yang dihamburkan, tidak tergantung pada panjang gelombang laser.
Raman vs. Spektroskopi Inframerah
Raman dan IR adalah teknik komplementer yang diatur oleh aturan seleksi yang berbeda. Aktivitas Raman memerlukan perubahan polarisabilitas selama vibrasi, sedangkan aktivitas IR memerlukan perubahan momen dipol. Vibrasi simetris (mis., peregangan C=C dalam alkena) biasanya kuat dalam Raman tetapi lemah dalam IR, sedangkan vibrasi asimetris kuat dalam IR tetapi lemah dalam Raman. Air adalah penghambur Raman yang lemah tetapi penyerap IR yang kuat, membuat Raman ideal untuk larutan berair dan sampel biologis. Selain itu, spektrum Raman memiliki gangguan fluoresensi yang lebih sedikit daripada IR ketika menggunakan laser panjang gelombang lebih panjang (785 nm, 1064 nm).
Instrumentasi
Spektrometer Raman mencakup sumber laser dengan panjang gelombang umum 532 nm (hijau), 633 nm (merah), 785 nm (IR-dekat), dan 1064 nm (IR); panjang gelombang lebih panjang mengurangi fluoresensi tetapi mengikuti hukum pangkat empat terbalik yang menghasilkan intensitas Raman lebih rendah. Laser difokuskan ke sampel melalui objektif mikroskop (mikro-Raman) atau lensa, memungkinkan analisis jumlah mikrogram dan resolusi spasial hingga 1 µm. Spektrograf dengan kisi difraksi memisahkan cahaya hamburan Raman berdasarkan panjang gelombang, dan filter takik atau tepi menghilangkan garis Rayleigh yang intens. Detektor perangkat bergandengan muatan (CCD) menawarkan sensitivitas tinggi untuk deteksi multisaluran, sedangkan FT-Raman (Fourier Transform) menggunakan interferometer dan detektor saluran tunggal dengan eksitasi 1064 nm.
Teknik Raman Khusus
Beberapa teknik Raman canggih meningkatkan kemampuannya. Spektroskopi Raman Permukaan-Ditingkatkan (SERS) menggunakan adsorpsi molekul analit pada permukaan logam mulia yang kasar (Ag, Au) untuk meningkatkan sinyal Raman sebesar 10^6-10^10, memungkinkan deteksi molekul tunggal. Spektroskopi Raman Resonansi (RRS) mencocokkan panjang gelombang laser dengan pita serapan elektronik analit, meningkatkan mode vibrasi spesifik sebesar 10^3-10^5. Mikroskopi Raman Konfokal menggunakan lubang jarum untuk menolak cahaya di luar fokus, memungkinkan profiling kedalaman dan pencitraan kimia tiga dimensi dari sampel heterogen. Spektroskopi Raman Ujung-Ditingkatkan (TERS) menggabungkan mikroskop probe pemindai dengan SERS untuk pencitraan kimia dengan resolusi spasial nanometer.
Aplikasi
Spektroskopi Raman digunakan untuk identifikasi pigmen dalam artefak seni dan arkeologi melalui analisis non-destruktif; skrining polimorf farmasi dan deteksi obat palsu; diagnosis penyakit melalui sidik jari spektral Raman jaringan dan biofluida; kontrol kualitas semikonduktor, polimer, dan material karbon (grafena, nanotube karbon); dan pencitraan biomedis in vivo dan endoskopi menggunakan probe Raman serat optik.
