[A+ 물리화학실험 보고서] 실험7. 라만 분광학을 이용한 금속산화물의 특성 분석

소개

보고서 점수 만점 및 물리화학실험 과목에서 A+을 받았습니다.

실험7. 라만 분광학을 이용한 금속산화물의 특성 분석

목차

1. 서론
2. 시약 및 기기, 실험방법
3. 실험결과 및 고찰
4. 참고문헌

본문내용

(1) 실험 목표
- Raman spectrometer를 이용해 미지시료 A와 B의 Raman 스펙트럼을 얻고, 이를 통해 미지시료 A와 B를 분석하고자 한다.
(2) 실험 전 숙제
① 라만 분광학 장치의 원리는?
- 라만 분광법(Raman spectroscopy)은 빛의 산란을 이용하여 시료를 파괴하지 않고 분자의 진동을 연구할 수 있는 방법으로 빛과 물질 사이의 에너지 교환을 측정하여 물질의 특성을 확인하는 방법이다. 일반적인 라만 분광학 실험에서는 단색 레이저 빔이 샘플에 조사되고, 샘플에서 산란된 방사선이 모니터링된다. 이를 통해 가스, 순수 액체, 용액, 현타액, 고체 등 다양한 형태의 샘플을 연구할 수 있게 된다. 가장 먼저, 레이저 빔이 렌즈를 통과하고, 곡면 반사 표면이 있는 거울의 작은 구멍을 지나게 된다. 이 레이저 빔은 초점이 맞춰진 상태로 샘플을 스캔하며, 샘플에서 산란된 빛은 거울에 의해 편향되어 다시 초점이 맞춰진다. 이렇게 산란된 빛은 단색기(monochromator)나 간섭계(interferometer)를 통해 분석되어 스펙트럼을 얻을 수 있게 된다.
② 라만 분광학 측정을 통해 어떤 정보를 얻고자 하는가?
- 라만 분광학 측정을 통해 분자 구조와 화학적 조성, 농도 및 함량 등에 대한 분석이 가능해진다. 먼저 분자 구조의 경우, 분자 내 화학 결합의 진동 모드에 따라 특정 라만 피크가 나타나므로 분자의 대칭성, 결합 유형, 결합 강도 등을 분석하여 진동 모드를 분석할 수 있고, 화합물마다 고유의 라만 스펙트럼을 가지므로 특정 시료를 분석할 수 있게 된다. 또한 화학적 조성의 경우, 물질에 포함된 원소와 분자의 종류를 분석할 수 있으며, 여러 물질이 섞여 있는 혼합물에서 각 성분의 라만 피크를 통해 개별 성분을 식별할 수 있게 된다.

참고자료

· 2024년도 충남대학교 물리화학실험서
· MSDS.kosha.or.kr(안전보건공단 화학물질정보)
· 앳킨스 물리화학 제 12판(Peter Atkins, 사이플러스, Topic 11. 분자 분광학의 일반24적 특징)
· 무기화학 제 5판(Miessler, 자유아카데미, Appendix C. Character Tables)
· 라만분광분석법을 이용한 한국 고대 유리의 조성 분류(Journal of Conservation Science, 2022, 심우석 외 4인, 그림1. 출처)
· 광촉매포장의 재료로 사용되는 이산화티타늄(TiO2)의 반응과 효과(Journal of the Korean Asphalt Institute, 2021, 강일환 외 3인)
· https://next-gen.materialsproject.org/materials/mp-2133(ZnO 구조 사진)
· MettlerToledo.com/kr/ko(라만산란, 그림2. 그림35. 출처)
· Europlas.com(What is the effect of TiO2 in white masterbatch, 그림3. 출처)
· Silver doped zinc oxide nanoparticles synthesized for photocatalysis application(Snehal S. Wagh 외 7인, 그림4. 출처)
· Laser-excited excitonic luminescence of nanocrystalline TiO2 powder(Ukrainian Journal of Physics, 2014, L. A. Kernazhitsky 외 6인, TiO2 라만 스펙트럼 reference)
· Morphology-controlled synthesis, growth mechanism, optical and microwave absorption properties of ZnO nanocombs(Journal of Physics, 2008, R F Zhuo 외 14인, ZnO 라만 스펙트럼 reference)
· Edinburgh instrumets/What is Raman Spectrosocy (그림36. 출처)
· 반도체 나노구조를 이용한 SERS 기반 바이오센싱 기술(Vacuum Magazine, 2017, 유재수, 이수현)
· https://news.unist.ac.kr/kor/newsletter/20200220/?frame(UNIST News, ‘분자지문’ 라만 신호 증폭해 극미량 물질 검출)
· 표면증강라만산란(SERS) 나노입자, 이의 제조 방법 및 이의 응용(국제특허, 2016, 김중현)
· 나노라만 분광학의 최근 연구 동향(Polymer Science and Technology Vol.23, No.4 이혜미, 서영덕)