热点应用丨拉曼光谱中的光致发光，究竟是“敌”是“友”？

●拉曼和光致发光可以共享相同的硬件，显微拉曼光谱仪将两种仪器的功能融为一体

●共聚焦显微镜使得拉曼和光致发光成像具有亚微米级别的空间分辨率

二维过渡金属二硫化物是一类具有独特光电特性的新兴材料，如二硫化钨（WS2）。相关的拉曼和光致发光成像可以提供更加详细的样品信息，并且无需样品制备。在二维材料中，可以使用相同的激光器在一个光谱中同时获得拉曼和光致发光信息。拉曼峰出现在光谱中低波数的区域，而光致发光峰出现在波数较高的区域，且远离拉曼峰，与拉曼峰没有重叠，如图1所示。

图1：同时获得的二硫化钨（WS2）晶体的拉曼和光致发光光谱。插图为晶体的假彩色光致发光强度成像。

拉曼光谱可以用于层数的测定和应变的评估。光致发光成像进一步提供了有关层数的辅助数据，以及有关应变、掺杂和缺陷的信息。

在法医实验室中，经常需要对各种样品进行调查，但在某些情况下，这些样品会出现强烈的光致发光响应，导致无法进行拉曼分析。但这并不意味着显微拉曼光谱仪就无法进行后续分析，因为样品可能会产生不同的光致发光发射。例如，在伪造案件中，由于样品含有荧光基团，所以很可能会表现出较高的光致发光响应。图2a是一个文件分析案例，可以看出数字8有一些可疑，那么这个数字是否被篡改过呢？

图2：（a）墨水伪造样品的白光成像；（b）假彩色光致发光成像显示样品中存在2种墨水；（c）从成像的红色和绿色区域提取的光致发光光谱

不管从肉眼看，还是在显微镜下看，数字8都不像是伪造的，并且用的是同一瓶墨水。然而，图2b所示的光致发光成像却根据不同的峰值波长精准地鉴别出两种不同的墨水来源。图2c是从成像中的红色和绿色区域提取的光致发光光谱，从图中可以看出，伪造的墨水与原墨水之间光致发光峰位置的区别，将3变成了8。

拉曼和光致发光可以共同用于研究宝石等地质样品。两者可以结合使用，以确定存在的矿物以及其中的掺杂物或杂质。例如刚玉，也称为氧化铝（Al₂O₃）。虽然纯的刚玉是无色的，但在其中通常含有过渡金属杂质。这些杂质使刚玉岩石成为非常珍贵的宝石—红宝石和蓝宝石。

拉曼和光致发光既可以是“朋友”也可以是“敌人”，通过为系统配置一系列激发激光器，就能同时实现这两种技术，解决这一难题。无论是同步使用拉曼和光致发光，还是依次使用拉曼和光致发光，都能为广泛的应用领域提供更多可靠的样品信息。