Importance de la spectroscopie Raman
Chaque bande Raman est caractérisée non seulement par son déplacement en nombre d'onde mais aussi par son intensité, ses caractéristiques de polarisation et sa forme ainsi que sa largeur à mi-hauteur.
Ces paramètres peuvent donner une information structurale dans des cas particuliers. Par exemple, la structure résolue de bandes Raman rotationnelles pour des gaz à basse pression permet de remonter aux longueurs des liaisons ; des changements de fréquence et d'intensité des bandes vibrationnelles même dans les très grosses molécules comme l'ADN sont très sensible aux changements conformationnels et aux interactions moléculaires, des conformères optiquement actifs donnent des spectres Raman ayant de subtiles différences.
Les facteurs gouvernant les intensités de bandes en spectroscopie Raman sont différents de ceux en infrarouge. Ainsi, quand, en principe une transition est à la fois active en infrarouge et en Raman, elle sera mieux observée dans certains cas en Raman. Par exemple : les liaisons homopolaires telles que C-C et S-S dans des environnements moléculaires symétriques donnent des bandes Raman très fortes mais sont presque invisibles en infrarouge.
L'intensité de la diffusion Raman est directement proportionnelle à la concentration des espèces diffusantes, ce qui est important en analyse quantitative.
Tous les échantillons, petits ou grands, optiquement parfait ou imparfait, sans couleur ou coloré peuvent être étudié. Les spectres Raman peuvent être obtenus à partir de soluté en solution aqueuse car le spectre Raman de l'eau est relativement faible et n'interfère pas de façon importante avec le spectre du soluté.
De très petites quantités d'échantillon seulement sont nécessaires car le volume à partir duquel la diffusion Raman est produite est déterminée par la dimension du cylindre dans lequel le laser est focalisé, typiquement une longueur de 1 cm et un diamètre de 0,004 cm.
Les spectres peuvent être obtenues à partir d'un grand nombre de conditions expérimentales différentes car le faisceau laser est facilement manoeuvrable et focalisable. Les échantillons peuvent être scannés en deux voir trois dimensions, la spectroscopie Raman in vivo et à distance sont possibles. Dans certains cas on utilise des fibres optiques pour envoyer le laser dans l'échantillon et recueillir la lumière diffusée Raman.
Le spectre complet Raman (côté Stokes) couvrent des déplacements en nombre d'onde dans la gamme 0-3500 cm-1. Ainsi toutes les transitions rotationnelles, vibrationnelles et librationnelles sont accessibles par cette technique. Les matériaux des cellules porte-échantillons peuvent être simple (verre) et de bons détecteurs existent.
L'échelle de temps du processus Raman est de 10-15 s. Ainsi dans les systèmes où des échanges rapides chimiques surviennent, chaque espèce donnera un spectre Raman dont l'intensité est proportionnelle à sa concentration. De plus, la spectroscopie Raman en temps résolu est limité seulement par le pulse de sonde (laser) (10-12 s) et pas par l'échelle de temps de la diffusion.
L'effet de résonance Raman peut exalté les intensités par un facteur d'ordre
10 000. Ceci veut dire que des concentrations de molécules diffusantes correspondantes peuvent être étudiées.
Cette exaltation est sélective, certains modes vibrationnels étant exalté et d'autres non. Ainsi, les spectres obtenus en résonance Raman tendent à être plus simple que les spectres Raman normaux.
La perte de quelques informations en fréquence est souvent décalée par l'information structurale additionnelle qui peut être déduit de l'exaltation sélective. Comme l'effet Raman résonant implique les états électroniques excités, cette technique peut donner des informations sur ces états.
D'autres méthodes d'exaltation existent et peuvent être utiles dans certains cas. Deux exemples importants sont : l'effet Raman exalté obtenu à partir de molécules adsorbées sur certains types de surfaces (SERS) et l'utilisation de guide d'ondes optique.
Les effets Raman non linéaire, comme la spectroscopie CARS (coherent Anti-Stokes Raman Scattering) peuvent donner aussi des informations spectroscopiques nouvelles dans certains cas.
