Wirkstoff-Substrat- Charakterisierung und Protein-Lokalisierung ...

2 Theoretische Grundlagen
2 Theoretische Grundlagen
In diesem Kapitel werden die Grundlagen der Raman-Spektroskopie und die in die-
ser Arbeit angewandten Techniken zur Verstärkung der Raman-Streuung vorgestellt.
Anschließend werden kurz die Grundlagen zur Synthese und Stabilität von Nanopar-
tikeln, zur molekularen Erkennung und zum immunhistochemischen Nachweis von
Proteinen beschrieben.
2.1 Raman-Spektroskopie
2.1.1 Raman-Streuung
Werden Moleküle mit monochromatischem Licht der Frequenz ν0 - typischerweise
einem Laser - bestrahlt, wird ein Teil des Lichts in alle Raumrichtungen gestreut.
Die spektrale Analyse zeigt, dass die Hauptkomponente des Streulichts die gleiche
Frequenz ν0 des eingestrahlten Lichts besitzt, also elastisch gestreut wird.
Neben dieser elastischen Rayleigh-Streuung werden mit deutlich geringerer In-
tensität andere Komponenten mit diskreten, von ν0 verschiedenen Frequenzen
detektiert, welche charakteristisch für ein bestimmtes Molekül sind. Der indische
Physiker Chandrasekhara Venkata Raman beobachtete 1928 als Erster das nach ihm
benannte, inelastisch gestreute Licht. (2)–(4), (8) Der Raman-Effekt wurde einige Jahre
vor seiner Entdeckung von Smekal (1923), (9) Kramers und Heisenberg (1925), (10)
Schrödinger (1926) (11) und Dirac (1927) (12) im Zuge der Quantenmechanik vorher-
gesagt.
Im klassischen Bild kann der Raman-Effekt als Wechselwirkung eines Moleküls mit
einer elektromagnetischen Welle erklärt werden. Trifft Licht mit der Frequenz ν0 und
der elektrischen Feldstärke E = E0 cos 2πν0t auf ein Molekül, so wird im Molekül
ein oszillierendes Dipolmoment induziert:
mit ¯α der Polarisierbarkeit.
µ = ¯α · E , (1)
Die Intensität I der elektromagnetischen Strahlung, die von diesem Hertzschen Dipol
abgestrahlt wird, ist proportional zur zweiten Ableitung des induzierten Dipols nach
4