當一束激光穿透透明玻璃杯，照射到杯中液體時，約百萬分之一的光子會與分子發生“非彈性碰撞”，攜帶分子振動信息的散射光被儀器捕獲——這便是拉曼光譜儀的核心原理。作為分子結構的“光學指紋識別器”，這項技術自1928年印度科學家C.V.拉曼發現拉曼效應以來，已發展為化學、材料、生物醫學等領域的“標配工具”。
 

　　一、原理揭秘：光子與分子的“能量對話”

　　拉曼光譜儀的核心在于檢測拉曼散射效應：當激光照射樣品時，絕大多數光子發生彈性散射，頻率不變；而約0.0001%的光子與分子振動/轉動能級相互作用，發生能量交換，產生頻率偏移的拉曼散射光。這種偏移量與分子結構直接相關，如同化學鍵的“振動指紋”。例如，碳納米管的G峰對應其sp2雜化碳原子的面內振動，而D峰則反映缺陷或邊緣結構。

　　二、技術突破：從實驗室到現場的跨越

　　現代拉曼光譜儀通過三大實現應用拓展：

　　1.共焦顯微設計：采用針孔光闌過濾雜散光，實現1μm級空間分辨率，可分析材料微觀缺陷或細胞內成分。

　　2.多波長激發：通過切換532nm（高靈敏度）、785nm（抗熒光干擾）或1064nm（深穿透）激光，適配不同樣品需求。

　　3.便攜化革命：如掌上設備，重量輕，內置鋰電池，支持現場快速檢測，在海關篩查中實現3秒出結果。

　　三、應用圖譜：從微觀到宏觀的全場景覆蓋

　　1.材料科學：石墨烯層數測定、鋰電池電極材料相變監測、高分子材料結晶度分析。

　　2.生物醫學：腫瘤組織邊界識別、藥物多晶型鑒別。

　　3.公共安全：爆炸物檢測、食品添加劑非法添加識別。

　　4.環境監測：水中微塑料分類、大氣顆粒物成分分析。

　　從實驗室的精密分析到野外的快速篩查，拉曼光譜儀正以“無損、快速、精準”的優勢重塑物質檢測范式。隨著AI算法與拉曼數據庫的融合，未來設備將實現“一鍵識別”數千種物質，為智能制造、精準醫療等領域注入新動能。