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scattering efficiency와 관계가 있나요
어떤 dye가 y축이 extinction 이고 x축이 파장인 그래프에서 예로 500과 700nm에서 멕시멈 봉우리가 생기고 600nm파장에서 minimum의 골이 생긴다면 이게 무슨 의미인가요?
그리고 far field Fano resonance와 near field enhancement라는게 뭔가요?
대충 near field는 공명의 근원에서 가까운영역으로 거리에따라 세기가 감소하고
far field는 근원에서 먼영역으로 3차원 공간 즉 면적단위로 퍼져나가기 때문에 역 제곱승으로 감소한다는건 알고 있는데 파노공명과 far field의 관계가 뭐고 near field는 어떤 특징으로 어디에 이용되는지 궁금합니다
- extinction spectrum
- fano resonance
각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변
서병일님의 답변
2014-08-29- 2
첨부파일
ㅇ 유기물 분석 중 자외선/가시광선 분광 기기분석에서 언급되는 내용입니다.
ㅇ UV-Visible 분광기는 (파장 범위-> 자외선UV파장: 200-400nm, 가시광선VIsible파장: 400-800nm 범위) UV활성물질인 경우 (즉 시료분자에 파이 또는 시그마 전자가 있는 경우) 특정 UV 파장(에너지)을 흡수하여 전자가 들뜸상태(excite)로 )로 올라간 다음 순간적으로 기저상태(ground state)로 떨어지면서 흡수한 파장 에너지를 다시 내놓습니다. 이 방법으로 정성정량분석하는 기기분석법입니다..
ㅇ농도 범위는 주로 극미량으로서 10-5몰 정도이며 시료를 UV 비활성 용액에(주로 에탄올, 물) 녹여 1cm 사각 수정재질용기에 넣어서 UV파장을 조사합니다. 이때 특정 파장 흡수시 흡광도(최대 1 기준)로 나타나는데 extinction coefficient(흡광계수, 시료물질에 따라다름)가 크면 흡광도가 크겠죠 이때 주어지는 식은
A= ébc 입니다.
(여기서 A:흡광도, e: extinction coefficient, b:빛이 지나는 용액의 길이(보통1cm), C: 용액 내 시료의 농도)
ㅇ 당연히 Y축으로는 흡광도(A, 최대값 1)입니다. 즉 전자전이(기저상태 -> 여기상태)가 잘되는 물질은 흡광계수가 커서 흡광도가 크게 나타나죠.(최대 피크). X축으로는 시료용액에 조사된 파장(UV: 200-400nm, Visible: 400-800nm)을 가르킵니다.
ㅇ500, 700nm에서 최대 피크는 시료물질 고유의 흡광피크입니다.
600nm에서의 최소 값은 의미가 없습니다. 최대 피크 파장위치로 정성분석을 하고 최대피크의 흡광도로 정량분석을 합니다.
* 화학과 기기분석에 자외선/가시광선 분광분석에 보면 자세하게 나와 있습니다.
필요하면 더 물어세요 더욱 자세하게 답변해 드립니다(UV로 논문 써습니다.).
도움되길 바랍니다.
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답변
김종수님의 답변
2014-08-30- 1
첨부파일
far field Fano resonance와 near field enhancement가 무엇인지
그리고 첨부한 그림에서 보면 흡광피크라는 extinction-wavelength 그래프와
scattering efficiency-wavelength그래프가 같은 파장 두곳에서 봉우리가 생기는데 흡광과 산란이 어째서 동일 파장에서 최대로 일어나는지?
산란이 많이 되면 흡광이 많이 될 수 없는 것이 아닌지 설명부탁드립니다
또 추가로 첨부 그래프에 보이는 Mie scattering spectrum에 대해서도 혹시 아신다면 설명 부탁드립니다 -
답변
서병일님의 답변
2014-08-31- 1
Raman 분야인것 같은데 이론이 복잡하고 깊어서 잘 이해가 될른지 학과에 따라 이해도가 다른데 학사? 석사? 박사? 압축해서 설명하자면 ----
1. Fano resonance 란
→ 산란시 background와 resonant scattering 시 asymmetric line-shape interference 현상 (산란에 간섭을 일으켜 피크가 약간 비대칭으로 발생)
→ 이태리 Fano가 헬륨의 비탄성 산란의 scattering line shape 를 제시함
<기초>
ㅇ 모든 원자 분자는 에너지를 갖고 운동함으로서 전자기파를 흡수 또는 방출함, 따라서 분자 운동에너지(kinetic Energy)는 다음과 같이 나타남
→ 즉 Emol=Etrans+Evib+Erot : 전자전이는 UV해당 진동,회전은 IR,마이크로파에 해당
따라서 각 에너지에 대해 피크로 나타남으로서 분자 특성 및 정량정성분석이 가능함
→ 여기서 라만은 전자전이, 진동, 회전시 전자쏠림현상(쌍극자 모멘텀 변화)으로 분자극성(polarizability)이 달라져서 곁다리로 생성되는 현상임.
ex) CO2는 대칭이라 IR에서 나타나지 않으나 진동, 회전시 라만에서 나타남
ㅇ 산란은 다음과 같이 구분됨
① Rayleight scattering: 원자,분자의 elastic scattering
ex)하늘이 파랗게 보이는 이유
② Mie scattering: 큰 입자(aerosol) 들이 있을때 elastic scattering
- 물방울(그름), 먼지 등이 많을때
- 태양 주위나 그름이 많을때 대상이 희게 보임
③ Raman scattering: 원자,분자의 inelastic scattering(비탄성 산란: 분자 내 전자 찌그러짐이 균일지 않아서 발생, 전자전이(UV 해당),분자 vib, rot.(IR해당)시 나타남
- 우측에 단파장쪽에 나타나면 anti-stokes line이며, 좌측 장파장쪽에 나타나면 stokes line임
④ Fluorescence: 탄성 및 비탄성 2가지 있으며 broadband emission 임
⑤ Absorption: 분자 or 입자의 attenuated band
질문> far field Fano resonance와 near field enhancement가 무엇인지 ?
→ Mie scattering시 가까이 있는 입자에 의해 산란에 증가(enhancement) 되는 현상 → 멀어지면서 있는 입자들에 의해 주 산란에 영향을 주는 현상을 far field Fano resonance
* 첨부 파일을 보면 실제 Mie scattering시 시각적으로 타원형을 보이는 것은 far field Fano resonance와 near field enhancement 때문(중심은 진하게 희고 멀어질수록 흰 정도가 약함)
질문> extinction-wavelength 그래프(즉 UV 흡수프크)와 scattering efficiency-wavelength그래프가 같은 파장인 것은?
→ UV파장과 동일한 Resonant로 Rayleight elastic scattering 이 발생했기 때문이랍니다..
→ Rayleight scattering과 Mie scattering이 겹쳐서 보이는 현상은 동일한 탄성산란이기 때문이랍니다.(아래 그림 참조) 그러나 별 차이 없는 것처럼 보이지만 해상도가 좋은 기기측정시 실제는 약간 주 피크와 겹치면서 약간 갈라져 있답니다.
위 설명에서 그림이 안들어가네요 첨부파일 참고 하시오
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답변
서병일님의 답변
2014-08-31- 1
파일이 동시에 2개가 않되어 추가로 게시 -
답변
김상태님의 답변
2014-12-26- 1
- In chemistry, biochemistry, molecular biology, or microbiology, the mass extinction coefficient and the molar extinction coefficient (also called molar absorptivity) are parameters defining how strongly a substance absorbs light at a given wavelength, per mass density or per molar concentration, respectively.
아 소멸의 의미가 아니라 흡광의 의미였군요 absorption이란 단어 놔두고 왜 extinction을 쓴건지 참
어쨋든 이해가 됐습니다 정말 감사합니다