【讲座回放&答疑】张韫宏教授—气溶胶的拉曼光谱学研究方法

2022-03-14 11:58:54, 光电行业都会关注北京卓立汉光仪器有限公司

为了满足同学们的回放要求，经讲座老师同意，我们将第21期名师讲堂的回放视频公布。没赶上直播或想重复观看的同学们赶紧点击下方链接观看视频吧。

第21期的主讲张韫宏教授，就职北京理工大学，1998年获得教育部霍英东优秀青年教师基金，2002年入选教育部跨世纪人才计划，2016年北京理工大学首批长聘教授。长期致力于大气气溶胶物理化学过程的研究，承担完成国家自然科学基金重点项目2项，面上项目8项。建立了多种气溶胶的分子光谱学方法，在分子水平认识了气溶胶物理化学过程。

第21期回放视频：

名师答疑：

在讲座过程中张老师分享了拉曼光谱在考古艺术品无损分析应用中的研究现状及发展趋势。讲座结束后的答疑环节，张老师针对同学们的提问一一作出解答。

Q: 光镊技术中，激光吸收会有影响吗？

A:光镊技术悬浮单液滴，半径一般在3-8微米，在532nm激光激发下，由于液滴在该波长的光吸收很弱，热效应很小，激光功率3mW的增加，会引起1～10mK（0.001K）度的增大。

Q:张老师，你的研究都是人造环境，在大气环境中使用效果怎么样？

A：光镊的优点在于，可以灵活设定环境条件（温度、湿度、痕量气体浓度），以及液滴的化学组成，从而实现精确测量，对于真实大气环境中的复杂过程，可以抽象出具体的科学问题，用光镊深入研究。拉曼光谱技术，可以对大气滤膜的真实样品进行研究，确定化学组成和结构，也可以以滤膜样品为对象，开展相关颗粒物物理化学过程的原位研究。

Q: 张老师，测量到的光谱怎么快速解析？

A: 拉曼光谱的解析，依据官能团的特征频率，进行光谱指认，对于硫酸根、硝酸根等主要成分，很容易辨别，有机物的碳氢伸缩振动也很有特征，拉曼光谱也有一些数据库，帮助我们进行样品解析。

Q: 拉曼测量技术可用于气溶胶的监测，能否用于监测分析心冠肺炎的有效控制？

A:对于新冠肺炎病毒，由于样品量痕量组成的限制，可能需要特殊的手段，例如可以利用表面增强技术，提供有价值的信息。

Q: 心冠疾病的过程中，会产大量的生物病菌气溶胶，用拉曼测量，能否为医学治疗提供所需要的数据？

A:生物气溶胶是一类以蛋白质、核酸、酯类等生物分子构成的特殊体系，用拉曼手段进行分析，有几个挑战问题，其一是样品量的富集问题，如何制样是个关键，其二是弱信号检测问题，表面增强拉曼技术是个有前途的方法，其三是如何避免荧光干扰问题。

Q: 拉曼测量系统如何用于重大消防过程中，对气溶胶变化的实时监控？

A:消防过程中，燃烧产生的气溶胶成分复杂，与燃烧物质的组成有密切关系，现场、原位测量具有很大的难度，如果对采集的样品进行分析，有可能提供一些有益的信息，但需要大量前期的工作，建立基础数据库，也可能成为一种新方法。

Q: 目前的拉曼气溶胶测量系统，能否与人工智能技术融合，与巡场机器人结合，有效应用工业现场的全天候实时监测？

A:拉曼光谱技术目前主要用于实验室研究，外场测量主要的挑战在于环境背景光的干扰，以及光程的限制，拉曼信号微弱，拉曼测量一般需要在暗室中进行，手持式拉曼光谱仪虽然可以在白天检测样品，其探头也需要紧密接触样品，避免环境光进入探头。

Q: 张老师您好，可以详细讲一下您提到的受激拉曼过程么？和自发拉曼区别在哪？似乎通常受激拉曼需要用皮秒光激发？

A:受激拉曼一般是指分子的振动能级与激发泵浦光和检测光产生共振，从而使得信号得到大大增强，自发拉曼是指激发光源的能量（频率），达不到分子产生共振吸收的状态，这时，在激光的激发下，分子达到了一个振动虚态，振动虚态越迁到分子的各个振动能级上，就产生了拉曼位移，一般称为是自发拉曼，自发拉曼的信号微弱。但对于微米尺度的球形液滴，如果液滴的拉曼信号的频率，能在液滴中形成驻波，产生米氏散射共振，信号也会大大增强，也被称作受激拉曼。

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