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不可思议的光谱魔法：如何用傅里叶转换红外光谱探索地球秘密？
应用光谱学逐渐成为了解地球奥秘的重要工具，透过各种光谱方法来检测及识别不同元素或化合物，以解决法医学、医疗、石油产业、大气化学和药理学等领域的问题。在这些方法中，傅里叶转换红外光谱（FTIR）尤为受到关注，它透过检测化学键的特征红外吸收频率或波长，提供精确的分析。
光谱方法
在应用光谱学中，各种光谱技术都在助力科学研究，尤其是傅里叶转换红外光谱（FTIR）能力出众，让我们能够观察化学结构。
这些吸收特性使得红外分析仪在地球科学、环境科学和大气科学等领域成为不可或缺的工具。
例如，如今已经能够使用商业上可用的气体分析仪有效监测大气中二氧化碳、甲烷、一氧化碳、氧气和氮氧化物等气体的浓度。除此之外，紫外光谱学和核磁共振光谱学也为这一领域贡献良多。
样品准备
在进行光谱分析时，样品通常需要处于溶液中，这对于法医学的检查来说，可能造成取样时的挑战。对于FTIR来说，样品可以是溶液（例如KBr）、粉末或薄膜，且固体薄膜是最简单的测试样品。
聚合物的分析
FTIR在聚合物降解机制的追踪中扮演着重要角色，尤其是在紫外线降解与氧化过程等失效模式。
紫外线降解
许多聚合物在其链结构的脆弱点受到紫外线辐射的攻击。以聚丙烯为例，若不添加抗氧化剂，其在阳光下会出现严重的裂纹，这主要是因为每个重复单元中的三级碳原子为紫外线的攻击点。
氧化
聚合物在高温加工过程中易受到大气中的氧气攻击。例如，在一个案例中，一根手杖突然断裂，使用者因此受伤。对材料进行IR光谱分析后发现，聚丙烯内的元件已经氧化，这极可能是由于模具质量不佳导致。
臭氧裂解
聚合物双键与臭氧的反应称为臭氧裂解，它是导致链断裂的关键步骤。高分子强度取决于链的分子量，链断裂会迅速造成分子量下降，最终导致材料失去强度。
结语
光谱技术的进步不仅改变了环境科学，也让我们能够以新的方式深入探索材料的结构。从解析聚合物的降解机制到环境中的各种气体监控，傅里叶转换红外光谱正变得越来越重要。这些技术能否在未来帮助我们解决更复杂的环境和材料科学问题，以保护我们的地球？
