太赫兹光谱是一种新的光谱技术,能够获取分子间振动和晶体信息。由于太赫兹光谱所获得的信息与紫外-可见光谱和红外光谱所获得的信息不同,因此太赫兹光谱是一种很有应用前景的方法,可以解决传统光谱分析中遇到的问题。
太赫兹波是波长位于光波和无线电波之间的电磁波,频率为0.1THz到10THz(1THz=300μm=33cm-1=4 meV)。太赫兹波段的波长较长,比可见光光子能量低,太赫兹波可以产生新的光谱信息,可以用来研究通过氢键和范德华力的分子间振动,晶格振动,分子旋转以及这些振动和旋转的弛豫,是近期研究的重点。
特征:
频率与分子间振动、晶格振动和分子弛豫对应
对水的吸收性强
低损伤
如图左所示: ●分子间存在被称为分子间力的弱力。 ●太赫兹波与分子间力相互作用并被吸收。 ● 吸收波长因分子间作用力和分子排列的不同而不同。
如图右所示: ● 带有部分电荷的分子(极性分子)的运动使它们在与太赫兹波电场相互作用的同时排列。 ● 此时分子移动的难易程度决定了太赫兹吸收特性。
注意:分子间作用力:范德华力、氢键等。
即使在测量条件较困难和测量过程比较复杂的应用中,太赫兹光谱也比其他光谱技术具有优势。
● 通过测量分子振动、结晶变化等来确定和评估材料劣化或筛选良品和不良品。 轻松简单地筛选传入的原材料,例如药品。
● 通过稳定测量评估发酵过程。
● 通过稳定测量实时监测晶体转变。实时监测和判断是否产生了化学合成目标产品。
● 通过获得基于折射率、吸收系数等的校准曲线,对水溶液等溶质进行定量评价。
● 使用对晶体敏感的太赫兹波特性测量结晶度和结晶形式(形状)。无需稀释即可测量高浓度。
● 使用校准曲线的非破坏性水/水分含量测量不会造成化学和重量测量中可能发生的危害。 其他:分子间相互作用引起的变化的测量和评价。