1. 개요
인도의 물리학자인 라만이 발견한 "라만 산란"을 통해 정립된 분광학의 한 종류. 쉽게 말해, 일반적인 분광법이 물질의 흡수 스펙트럼을 이용한다면, 라만 분광법은 물질에 산란된 빛을 관찰함으로써, 물질의 성분을 구별해내는 방법이다.2. 역사
빛의 비탄성 산란은 1923년 Adolf Smekal에 의해 예측되었다. 라만 산란은 1928년 라만 등이 용액에 파란색 빛을 투과하였을 때 초록색 빛깔을 띠는 빛이 산란되어 나오는 것을 관찰함으로써 처음 발견되었다. 이후 라만 산란을 측정하는 분광계의 발달로 산란된 빛의 세기를 주파수에 따른 띠 혹은 반복적 피크로 표시되는 스펙트럼을 이용한 라만 분광학은 분자의 진동 스펙트럼을 측정하여 분자의 진동구조를 연구하거나 물질을 정성, 정량 분석에 이용되었으나 최근에는 생체조직의 세포내 혹은 세포외의 생화학적, 형태학적 정보 분석을 위한 연구에도 적용되고 있다.3. 상세
일반적으로 사용하는 적외선 분광법[1]은 분자가 전자기파에 노출되면 특정 파장의 에너지만 흡수되기 때문에 이 흡수 스펙트럼을 조사함으로써 그 물체의 정보를 파악하지만, 라만 분광법은 이와 다르게 물질에 의해 산란되는 빛을 이용한다.라만 분광학의 원리를 이해하기 위해서는 먼저 라만 산란과 라만 산란 과정의 양자적 이해, 라만 산란의 측정과 라만 이동, 라만 분광학의 장단점 및 종류 등에 대한 이해가 필수적이다.
3.1. 라만 산란
물리학에서 라만 산란은 물질에 의한 광자의 비탄성 산란, 즉 에너지 교환과 빛의 방향 변화를 모두 포함하는 현상이다. 일반적으로 이 효과는 가시 레이저에서 입사된 광자가 낮은 에너지로 이동함에 따라 분자가 얻는 진동 에너지와 관련된다. 이를 스토크스-라만 산란이라고 한다.빛은 물질에 의해 산란될 수 있다. 광자가 산란되면 대부분은 탄성 산란인 레일리 산란을 겪는다. 따라서 산란된 광자는 입사된 광자와 동일한 에너지[2]를 가지지만 방향은 다르다. 레일리 산란은 일반적으로 방사선원의 강도의 0.1% ~ 0.01%의 강도를 갖는다. 산란된 광자의 더 작은 부분[3]은 비탄성적으로 산란될 수 있으며, 산란된 광자는 입사 광자의 에너지와 다른[4] 에너지를 갖고, 이것이 라만 산란이다.