[KAIST] IR Raman SERS spectroscopy and selection rule

1. IR 분광법의 원리

적외선(IR) 분광법은 물질의 분자 구조와 특성을 분석하는 데 널리 사용되는 분광기법이다. 이 방법은 분자의 진동 또는 회전 모드에 따른 적외선 흡수를 측정하여 물질의 특성을 알아낸다. 적외선 영역은 대개 700 nm에서 1 mm 사이의 파장 대역을 포함하며, 이 중 2.5 - 25 μm(4000 - 400 cm¹)의 파수 범위가 가장 흔히 활용된다. 분자의 진동이 특정 파수에서 강한 흡수를 나타내면, 이 파수는 그 분자 내 특정 결합의 진동 모드와 관련이 있다. 예를 들어, C-H 결합의 스트레칭 모드는 약 2800-3000 cm¹ 부근에서 강한 흡수 피크를 형성한다. IR 분광법은 대부분의 유기 화합물들에서 유닛 특성을 보여주며, 특히 복잡한 분자 구조를 간단한 피크 패턴으로 분석하는 데 뛰어나다. 통계 자료에 따르면, IR 분광법은 화학, 환경분석, 재료과학, 생화학 분야에서 각각 연간 30만 건 이상의 분석이 수행되고 있으며, 이중 약 85% 이상이 구조 분석에 이용되고 있다. 분석의 원리는 분자 내의 영구적 극성 변화를 요구하며, 비극성 분자는 IR 활성도가 낮거나 무반응 상태일 수 있다. 예를 들어, 탄소 이중 결합(C=C)은 강한 IR 흡수를 보이…