在过去的四十年中，近红外（NIR）光谱学现在是最具吸引力，最广泛使用的分析方法之一，因为它提供了一种非破坏性分析工具，可以快速，同时定性和定量分类广泛的样品。本文讨论了计算NIR光谱的相关性，物理原理，用途和未来的可能性。
图片来源：forance/shutterstock.com
为什么计算NIR光谱学很重要？
计算NIR光谱法被广泛用于各种学科，用作定量和定性分析的分析技术。这种方法在农业和食品领域以及制药行业中尤为公认，重点是天然货物，环境分析以及普遍公认的物质特征。
NIR和其他光谱法之间的主要区别是通过不同种类的振动带显示的。在其他光谱中发现的各个基本原理的泛音和组合带充满了NIR光谱。在NIR光谱中，某些频段的强度增加了。同时，源自相关物种的NIR带的强度大大降低。
计算NIR光谱法的优势和局限性
在现实世界中，由较低的带强度引起的NIR辐射的渗透性增加可以进行非破坏性研究，而在非吸收介质中的样品稀释对于中红外（MIR）光谱的同等用途是必需的。
与MIR相比，相对负担得起的光电探测器的可用性（与MIR设备所需的术语检测器相对），玻璃光学元件和NIR特异性纤维探针可为此方法带来显着好处。
但是，NIR光谱的固有复杂性以及直接解释的困难仍然是限制的限制。NIR Spectra的广泛吸收线形态包含大量重叠的带，产生了许多频段。在许多情况下，没有可识别的化学群体“指纹”使NIR光谱的直接解释变得困难。
计算NIR光谱的物理原理
NIR光谱以谐波和复合带（即非基本过渡）为主，因为没有超过4000 cm 1的IR活性基本带。
振动自一致的场（VSCF），振动二阶扰动理论（VPT2）和振动配置相互作用是NIR光谱（VCI）可访问的理论框架之一。尽管如此，对于常规NIR光谱应用，即使这些更有效的方法长期以来一直是昂贵的。
VCI通常被丢弃为一种可行的方法，用于分析由于其高计算成本而具有超过几个原子的任何系统。VSCF技术更便宜且更适应能力，目前已在广泛的实用应用中使用。
计算NIR光谱的应用
由于特性的独特协同组合，现在在当前的分析应用中经常采用NIR光谱。它的普遍性，广泛的应用，简单的设备和廉价成本在定性和定量分析中是重大的好处。2020欧洲杯下注官网
计算NIR光谱可以用于快速的产品识别，分类和质量控制，以及确定产品属性（化学和物理）和组件浓度在过程中的应用。
使用坚固，负担得起的光纤来构建方便的光学探针来获取材料识别所基于的光谱数据的能力是工业应用的关键好处。它不仅用于整个配方过程中的材料识别，从原材料到中间体和最终产品，而且还用于定量分析。欧洲杯足球竞彩
定量材料分析本质上比识别更多，并且需要设置更全面的校准，以基于新鲜样品分析。
计算NIR光谱法的最新进展
为了响应巨大的工业需求，仪器一直是不断开发的。分析NIR光谱学现在是一个积极的研究主题，具有庞大的科学和专业社区。
杂志上发表的一项作品中使用了Anharmonic量子化学计算分子模拟和分析咖啡因近红外（NIR）光谱。产生了第一和第二个泛音以及二进制或三元组合音调，与红外区域中的实际光谱线形式完美匹配。
这些计算允许对咖啡因的NIR光谱进行彻底检查，包括由第二个泛音和三元组合引起的弱带。咖啡因的NIR光谱表明非常复杂，在报告的光谱线形式下发现了多个重叠的带。
未来的观点
Anharmonic量子机械计算与解决基本NIR光谱及其分析应用中的困难的相关性不断提高，这揭示了巨大的希望。
最近的研究大大提高了我们对NIR光谱的了解。物理化学研究和NIR光谱应用的发展现在正在作为边界探索。详细的NIR带分配提供了新颖的物理见解，例如NIR光谱中分子间相互作用的后果。
此外，校准模型可以通过有关NIR频带来源的全面信息进行互化。通过将解释的化学信息纳入现有的分析框架中，这些选项为扩大NIR光谱的应用潜力提供了重要的桥梁。
来自AZOM的更多内容：什么是发光放电光发射光谱法
参考和进一步阅读
Beć，K。B。，＆Huck，C。W.（2019）。近红外光谱法的突破性潜力：光谱模拟。对最新发展的评论。化学领域。可用网址：http://dx.doi.org/10.3389/fchem.2019.00048
Beć，K。B。，Grabska，J。和Huck，C。W。（2021）。计算机辅助近红外光谱法的当前和未来研究方向：一种观点。Spectrochimica Acta A部分：分子和生物分子光谱；可用网址：https://doi.org/10.1016/j.saa.2021.119625
Beć，K。B。，Grabska，J。和Huck，C。W。（2022）。在硅NIR光谱中 - 综述。分子指纹；校准模型的解释；了解矩阵效应和仪器差异。Spectrochimica Acta A部分：分子和生物分子光谱法。可用网址：https://doi.org/10.1016/j.saa.2022.121438
Grabska，J。，Beć，K。B.，Ozaki，Y。，＆Huck，C。W.（2021）。咖啡因近红外光谱的Anharmonic DFT研究：第二种泛音和三元组合的振动分析。分子。可用网址：https://doi.org/10.3390/molecules26175212
免责声明：此处表达的观点是以其私人身份表达的作者的观点，不一定代表AZOM.com的观点有限的T/A Azonetwork本网站的所有者和运营商。此免责声明构成了条款和条件使用此网站。