その他のラマン分光技術

ラマン分光法の感度を高めるために考案された技術がいくつかあります。 これらの中には、ラマン分光計の特別なセットアップや改造が必要な場合があり、実行がより複雑になります。 しかし、試料の前処理を少し変更するだけで、より強力なシグナル強度が得れるものもあります。これらの技術を通じてラマンシグナルの強度を高めることにより、DNAの一本鎖や個々の分子のように、より微小な化学種を測定することが可能になります。

表面増強ラマン分光法は比較的簡単に実施でき、試料の前処理を少し変更するだけで済むため、最もポピュラーなラマン技術の一つです。一般的に、SERSは金、銀、アルミニウムでできたナノ粒子を表面にもつガラス上に試料を置くことで測定することができます。

最適なナノ粒子、サイズ、表面の厚さは試料ごとに異なるため、適切な設定を見つけるにはいくつかの実験が必要です。しかし、実験用に理想的な表面が作成されると、ラマンシグナルの強度は最大で10の10乗まで高めることが可能になります。

金属ナノ粒子を使う代わりに、グラフェンの薄層でも同じ効果を得ることができます。この技術は、グラフェン増強ラマン分光法（GERS）と呼ばれ、SERSと同様にラマンシグナルの強度を大幅に増加させることができます。

もうひとつのラマン分光技術は、チップ増強ラマン分光法（TERS）です。この手法では、非常に小さな先端（10-50 nm）を備えたプローブを用いて試料表面をスキャンします。これにより、プローブの先端付近に局在する非常に強いラマンシグナルが生成されます。

このため、試料を驚くほど詳細に分析できるようになり、生体分子の分析や試料表面の個々の原子の可視化にも非常に有用です。しかし、この手法はラマン分光計を改造する必要があるためセットアップが非常に難しく、さらに、大きな試料の研究にはあまり適していません。

ラマンシグナルを増強させるために、ラマン分光法と共に使用できる技術は他にもたくさんあります。そのため、実施する必要がある実験によっては、これらのオプションのいくつかを検討する価値があるかもしれません。

蛍光はラマンスペクトルの障害となるため、ラマン測定を行う際にはその影響を回避することが重要です。そのため、試料に蛍光がある場合、一般的なラマン分光法では、波長の長い785nmのレーザーが使用されますが、この波長でも蛍光の影響をすべて回避するには不十分な場合があります。

試料が蛍光を発しないようにするために、1064nmの近赤外レーザーを使用することができます。ただし、このレーザーを使用すると、新たな課題が生じます。一般的なラマン分光計は、回折格子を用いてCCD検出器に光を分散させますが、この検出器は短い波長の光の検出に適しています。そのため1064nmのレーザーを使って生成されたラマン散乱光を検出するには感度が不足します。

つまり、ラマン分光計を1064nmのレーザーで使えるようにするには、改造が必要となります。レーザー光は試料と相互作用した後、回折格子の代わりとなる干渉計に送られます。干渉計は、一連の可動ミラーで構成されており、干渉光が生成されます。この干渉光が、液体窒素で冷却されたゲルマニウム検出器に到達し、高い感度で光の検出が可能になります。

干渉計を使用すると、回折格子で光を分散させた場合とは異なるデータセットが生成されるため、フーリエ変換と呼ばれる数学的演算を使用して、データを典型的なラマンスペクトルに変換します。フーリエ変換がこの技術で重要な役割を果たしていることから、この装置はFT-ラマン分光計と呼ばれています。