使用深紫外拉曼和荧光光谱探测有机化合物

      近日，科罗拉多大学博尔德分校地质科学系研究人员发现联合使用深紫外拉曼和荧光光谱能够对岩石中的有机化合物进行鉴定。岩石作为时间胶囊存储着远古时代的有机化合物。这些有机化合物中有些是非生物形成的，而有些则是古代生命留下的生物特征。大多数生物特征的定量和鉴定方法是破坏性的批量提取。特定的有机化合物-矿物关联信息被丢失了，而丢失的信息本可以用来约束有机化合物的形成机制。在现代微生物的体系下，微生物-矿物集群的模式可以帮助阐明群落的代谢和动态。

      深紫外（UV）拉曼和荧光光谱方法可以在不破坏样本的情况下进行空间分辨的测量，并且可以提供有机化合物的分布和特征图。当一个分子被特定波长的强光击中时，它可以重新发射吸收的光（荧光），或散射部分的光（拉曼）。激发拉曼和荧光使用的是约200-300纳米深紫外激光。由于深紫外光谱具有最小的矿物干扰，因此与使用其他激光波长相比，它在低浓度有机化合物检测方面有着出色的表现。荧光和拉曼光谱都可以判断化合物的类型，但拉曼光谱能够提供更多关于分子结构的细节。与单独使用深紫外拉曼光谱相比，将拉曼光谱与荧光光谱结合起来是一种更加有效率的有机化合物搜索策略。每个荧光点需要花费几秒钟去采集，而拉曼则需要几分钟。所以，在实际中首先用荧光对一个较大的区域进行信息提取，以找到具有强烈或独特有机化合物信号的位置。然后，再用拉曼对这些特殊区域进行信息提取。综合的光谱数据可以进行有机化合物鉴定，当与矿物信息提取相结合时，所产生的有机化合物-矿物关联可以帮助约束有机化合物形成机制。

      这种技术的一个缺点是分辨率受到激光点大小（80-100微米）的限制。如果有机目标较小，信号就会被抑制，因为它被包含在一个较大的区域内。深紫外拉曼在地球和行星科学中最著名的应用是SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals)，这是一项在火星2020毅力号上的应用，它最近证实了对火星上有机化合物的探测。在地球上，这项技术被用来寻找现在和过去在地下生态系统中生命的证据，例如正在进行的表征蛇绿岩钻芯样品中有机化合物和微生物分布的工作。

以上信息来自《Nature Reviews Earth & Environment 》。

文章链接：https://doi.org/10.1038/s43017-022-00275-y 。