Raman spectroscopy has become one of the most widely used tools in graphene research. The resonant Raman scattering process that gives rise to the observed strong Raman signal carries information regarding the electronic structure as well as the structural properties. When polarization of the incident excitation laser light or the scattered signal is carefully controlled, more information on the electronic and structural properties becomes available. In this tutorial, the basics of polarized Raman scattering experiments will be introduced first. Then several examples from real research will be highlighted to illustrate the application of polarized Raman spectroscopy in graphene research.
Laser Raman scattering method has been applied to measure equivalence ratio of methane/air and propane/air mixture in constant volume combustion chamber. We used high power KrF excimer laser$(\lambda=248nm)$ and a high gain ICCD camera to capture low intensity Raman signal. Raman shifts and Ram cross-sections of $H_2,\;O_2,\;N_2,\;CO_2,\;CH_4\;and\;C_3H_8$ were measured precisely. Our results showed an excellent agreement with other groups. Mole fraction measurement of $O_2\;and\;N_2$ from air showed that $O_2\;:\;N_2$ = 0.206 : 0.794. We used constant volume combustion chamber and gas injector which is operated at $5\sim10barg$. Methane and propane are used as a fuel. 50 Raman signal are obtained and ensemble averaged for measurement of equivalence ratio. Our measured results showed that the equivalence ratio of fuel/air mixture is reasonable at ${\pm}5%$ error range.
Laser Raman scattering method has been applied to measure equivalence ratio of methane/air mixture in injected spray. We used high power KrF excimer laser$(\lambda=248nm)$ and a high gain ICCD camera to capture low intensity signal. Raman shifts and Raman scattering cross -sections of $H_2,\;O_2,\;N_2,\;CO_2,\;CH_4\;and\;C_3H_8$ are measured precisely. Our results show an excellent agreement with those of other groups. Mole fraction measurement of $O_2\;and\;N_2$ from air shows that $O_2:N_2=0.206:0.794$. We used gas injector which was operated at 1 bar. Methane is used as a fuel. Spray region is $10mm\times37mm$ and this region is divided into 80 points. In Raman signals are obtained and ensemble averaged for each point. 3-d and contour plot of distribution of equuivalence ratio is presented. Our measured results show that the equivalence ratio of methane/air mixture in methane-rich region is reasonable. However, more study is necessary for methane-lean region because background noise level is almost same as Raman intensity of methane.
Park, Chan-Gyu;Kim, Ju-Young;Lee, Eun-Byoul;Choi, Han-Kyu;Park, Won-Hwa;Kim, Jin-Wook;Kim, Zee-Hwan
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제33권5호
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pp.1748-1752
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2012
We carried out the tip-enhanced Raman scattering (TERS) with a tip that is functionalized with a Aunanoparticle (AuNP, with a diameter of 250 nm). The AuNP tip is fabricated by a direct mechanical pickup of a AuNP from a flat substrate, and the TERS signal from the AuNP tip - organic monolayer - Au thin film (thickness of 10 nm) is recorded. We find that such a AuNP-tip interacting with a thin film routinely yields signal enhancement larger than ${\sim}10^4$, which is sufficient not only for local (with detection area of ~200 $nm^2$) Raman spectroscopy, but also the nanometric imaging of organic monolayers within a reasonable acquisition time (~20 minutes/image).
Bisphenol A (BPA) is one of the chemicals used in monomer epoxy resins and polycarbonate plastics. The surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) method is precise for identifying biological materials and chemicals at considerably low concentrations. In the present article, the substrates coated with gold nanoparticles have been studied to identify BPA and control the diseases caused by this chemical. Gold nanoparticles were made by a simple chemical method and by applying gold salt and trisodium citrate dihydrate reductant and were coated on glass substrates by a spin-coat approach. Finally, using these SERS substrates as plasmonic sensors and Raman spectroscopy, the Raman signal enhancement of molecular vibrations of BPA was investigated. Then, the molecular vibrations of BPA in some consumer goods were identified by applying SERS substrates as plasmonic sensors and Raman spectroscopy. The fabricated gold nanoparticles are spherical and quasi-spherical nanoparticles that confirm the formation of gold nanoparticles by observing the plasmon resonance peak at 517 nm. Active SERS substrates have been coated with nanoparticles, which improve the Raman signal. The enhancement of the Raman signal is due to the resonance of the surface plasmons of the nanoparticles. Active SERS substrates, gold nanoparticles deposited on a glass substrate, were fabricated for the detection of BPA; a detection limit of 10-9 M and a relative standard deviation (RSD) equal to 4.17% were obtained for ten repeated measurements in the concentration of 10-9 M. Hence, the Raman results indicate that the active SERS substrates, gold nanoparticles for the detection of BPA along with the developed methods, show promising results for SERS-based studies and can lead to the development of microsensors. In Raman spectroscopy, SERS active substrate coated with gold nanoparticles are of interest, which is larger than gold particles due to the resonance of the surface plasmons of gold nanoparticles and the scattering of light from gold particles since the Raman signal amplifies the molecular vibrations of BPA. By decreasing the concentration of BPA deposited on the active SERS substrates, the Raman signal is also weakened due to the reduction of molecular vibrations. By increasing the surface roughness of the active SERS substrates, the Raman signal can be enhanced due to increased light scattering from rough centers, which are the same as the larger particles created throughout the deposition by the spin-coat method, and as a result, they enhance the signal by increasing the scattering of light. Then, the molecular vibrations of BPA were identified in some consumer goods by SERS substrates as plasmonic sensors and Raman spectroscopy.
이산화탄소 원격 계측을 위한 라만 라이다 장치를 개발하기 위해 라만 라이다 장치의 소형화를 진행하고, 이에 스캐닝 장치를 결합하여 라만 라이다 시스템을 개발하였다. 개발한 시스템의 성능 검증을 위하여 가스 챔버를 약 87 m 거리에 위치시킨 후, 이산화탄소의 농도 변화에 따른 라만 산란 신호를 계측하였다. 그 결과 개발된 라만 라이다 장치를 이용하였을 때 약 0.67-40 vol% 사이의 농도에서 높은 선형성을 나타냄을 확인하였다.
Q 스위칭 Nd:YAG 레이저 빔을 펌프광으로 하여 $35~62{\mu}m$ 크기의 물방울에서의 공명 유도라만산란 신호를 검출하였다. 신호광은 간격이 일정한 peak들의 형태로 나타났고 방울크기가 커질수록 그 간격이 좁아짐을 관측하였다. 또한 두 물방울을 결합하면서 유도라만산란 신호를 검출한 결과 결합된 물방울이 거의 구의 형태가 될 때 신호광이 공명 특성을 띠게 됨을 확인하였다. 실험으로 측정한 같은 모드순서의 공명모드 사이의 간격오차는 약 5%였다.
Kim, Seung-Kwan;Chang, Sun-Hyok;Han, Jin-Soo;Chu, Moo-Jung
ETRI Journal
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제24권2호
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pp.81-96
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2002
This paper describes our design of a hybrid amplifier composed of a distributed Raman amplifier and erbium-doped fiber amplifiers for C- and L-bands. We characterize the distributed Raman amplifier by numerical simulation based on the experimentally measured Raman gain coefficient of an ordinary single mode fiber transmission line. In single channel amplification, the crosstalk caused by double Rayleigh scattering was independent of signal input power and simply given as a function of the Raman gain. The double Rayleigh scattering induced power penalty was less than 0.1 dB after 1000 km if the on-off Raman gain was below 21 dB. For multiple channel amplification, using commercially available pump laser diodes and fiber components, we determined and optimized the conditions of three-wavelength Raman pumping for an amplification bandwidth of 32 nm for C-band and 34 nm for L-band. After analyzing the conventional erbium-doped fiber amplifier analysis in C-band, we estimated the performance of the hybrid amplifier for long haul optical transmission. Compared with erbium-doped fiber amplifiers, the optical signal-to-noise ratio was calculated to be higher by more than 3 dB in the optical link using the designed hybrid amplifier.
Sarid형의 감쇠 전반사 구조를 통하여 장거리 표면 프라즈몬을 여기시켜 은-피리딘 경계면에서 표면증강 라만산란 실험을 수행하였다. 장거리 표면 플라즈몬의 여기를 확인하기 위해 은을 $100\AA$으로 증착하여 실험한 결과, 그 진행을 눈으로 볼 수 있었다. 이것을 이용해서 은 표면에 흡착된 피리딘의 라만신호를 관측하여 체적 상태 및 화학적 흡착이 있는 경우의 피리딘의 라만신호와 비교, 분석하였는데 장거리 표면 프라즈몬을 이용한 표면증강 라만산란 실험을 아직까지 보고된 바 없다.
Since first discovery of strong Raman spectrum of molecules adsorbed on rough noble metal, surface enhanced Raman scattering (SERS) has been widely used for detection of molecules with low concentration. Surface plasmons at noble metal can enhance Raman spectrum and using Au nanostructures as substrates of SERS has advantages due to it has chemical stability and biocompatibility. However, the photoluminescence (PL) background from Au remains a problem because of obtaining molecular vibration information. Recently, graphene, two-dimensional atomic layer of carbon atoms, is also well known as PL quenchers for electronic and vibrational excitation. In this study, we observed SERS of single layer graphene on or under monolayer of Au nanoparticles (NPs). Single layer graphene is grown by chemical vapor deposition and transferred onto or under the monolayer of Au NPs by using PMMA transfer method. Monolayer of Au NPs prepared using Langmuir-Blodgett method on or under graphene surface provides closed and well-packed monolayer of Au NPs. Scanning electron microscopy (SEM) and Raman spectroscopy (WItec, 532 nm) were performed in order to confirm effects of Au NPs on enhanced Raman spectrum. Highly enhanced Raman signal of graphene by Au NPs were observed due to many hot-spots at gap of closed well-packed Au NPs. The results showed that single layer graphene provides larger SERS effects compared to multilayer graphene and the enhancement of the G band was larger than that of 2D band. Moreover, we confirm the appearance of D band in this study that is not clear in normal Raman spectrum. In our study, D band appearance is ascribed to the SERS effect resulted from defects induced graphene on Au NPs. Monolayer film of Au NPs under the graphene provided more highly enhanced graphene Raman signal compared to that on the graphene. The Au NPs-graphene SERS substrate can be possibly applied to biochemical sensing applications requiring highly sensitive and selective assays.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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