Je leest:

Laser ziet de vervalser

Laser ziet de vervalser

Auteur: | 1 januari 2007

Bankbiljetten zijn van veel echtheidskenmerken voorzien, en de meeste vervalsingen zijn daardoor vrij gemakkelijk op te sporen. Veel lastiger was dat bij een cheque die enkele jaren geleden werd aangeboden bij een Schotse bank. De cheque zelf is echt, maar zijn het cijfer één en het woord ‘one’ ook echt? Of zijn ze er later bijgezet, zodat de cheque honderd pond meer opleverde dan bedoeld was?

Klik linksboven voor een vergroting.
VU

Deze vragen vormden een uitdagende puzzel voor het scheikundig laboratorium dat deze vragen moest beantwoorden. Dat de cheque niet beschadigd mocht raken, en dat de inkt er niet afgehaald mocht worden, maakte de puzzel er niet makkelijker op. Chemici zijn vooral erg bedreven in het detecteren van stoffen die die zijn opgelost in een vloeistof. Maar oplossen was uit den boze.

Freek Ariese, docent analytische chemie en toegepaste spectroscopie aan de Vrije Universiteit, legt uit hoe een specifieke analysetechniek met behulp van laserlicht stoffen van elkaar kan onderscheiden. Het principe daarvoor werd al in 1928 bedacht door de Indiase wetenschapper Chandrasekhara Venkata Raman, maar kon pas worden toegepast na de ontwikkeling van de laser.

De kleur van chemie

Dit artikel is afkomstig uit het hoofdstuk ‘Een spoor van licht’ uit de VU-uitgave ‘De kleur van chemie’, een bundeling van informatieve brochures voor havo/vwo scholieren.

Belangrijke voordelen van lasers zijn dat heel intens licht op een klein oppervlak kan worden gericht waarbij bovendien de kleur van het licht (de golflengte) heel nauwkeurig vastligt. Samen met nog enkele verbeteringen bleek de Raman-laserspectroscopie gevoelig genoeg om de echtheid van de cheque aan te tonen.

Trillende atomen

Bij Raman-spectroscopie richt de onderzoeker een laser op het voorwerp. Licht wordt weerkaatst, en het weerkaatste licht wordt opgevangen, op golflengte gescheiden en gedetecteerd. Het meeste weerkaatste licht heeft precies dezelfde kleur als het oorspronkelijke laserlicht, op een heel klein gedeelte na. Dat heeft een iets andere kleur gekregen omdat atomen in de moleculen van de bestraalde stof een beetje energie hebben gebruikt om harder te gaan trillen.

Het LaserLaB van de Vrije Universiteit.
LaserLaB Vrije Universiteit/Wim Ubachs

Het weerkaatste Raman-licht heeft dus altijd iets minder fotonenergie en dus een grotere golflengte dan het ingestraalde laserlicht. Hoeveel energie de moleculen precies kunnen opnemen, hangt sterk af van de bindingen waarmee de atomen in de moleculen aan elkaar gebonden zijn, en van de atoommassa’s. Deze trillingsenergie is dus voor een C-O binding anders dan voor een C=O of een C-C binding.

Zo geeft iedere stof zijn eigen patroon van weerkaatste kleuren en dient het Raman-spectrum als een moleculaire vingerafdruk. Freek Ariese: "Bij het laseronderzoek naar de cheque bleek duidelijk dat de Ramanspectra van het getal drie en het getal één duidelijk van elkaar verschilden. Dat betekent dat beide cijfers uit verschillende stoffen bestaan, en dus met een andere inkt zijn geschreven. De cheque bleek dus vervalst.

Dr. Chandrasekhara Venkata Raman

Wikimedia Commons

Chandrasekhara Venkata Raman (1888-1970) is één van de beroemdste Indiase wetenschappers van de 20ste eeuw. Op school was hij al de beste leerling in de exacte wetenschappen en ook op de universiteit blonk hij uit. Omdat een wetenschappelijke carrière niet veel op zou leveren, werd hij manager op het Indiase Ministerie van Financiën. Toch kon hij zijn interesse in natuurverschijnselen niet onderdrukken, en nam een baan aan als wetenschappelijk medewerker en later als hoogleraar. Raman vroeg zich onder andere af waarom het water van de zee blauw is. De gangbare gedachte daarover was dat de kleur weerkaatst blauw licht van de lucht is. Hij toonde aan dat dit niet juist is, en dat ook opgeloste stoffen in water niet de hoofdoorzaak zijn. Het heeft te maken met trillingen in het molecuul water zelf. Hij ging door met onderzoek naar breking en weerkaatsing van licht, en in 1928 ontdekte hij het verschijnsel dat later naar hem werd genoemd. Al twee jaar later kreeg hij daarvoor de Nobelprijs voor natuurkunde.

Vrije Universiteit Amsterdam

Het boek ‘De kleur van chemie’ werd in 2007 uitgegeven door de Faculteit der Exacte Wetenschappen van de Vrije Universiteit Amsterdam (Afdeling Scheikunde en Farmaceutische Wetenschappen). Het is een geactualiseerde bundeling van informatieve brochures voor havo/vwo scholieren. Ze belichten de rol van de scheikunde op tal van gebieden.

Alle Kennislinkartikelen uit het hoofdstuk ‘Een spoor van licht’:

Dit artikel is een publicatie van VU Amsterdam, Faculteit der Exacte Wetenschappen.
© VU Amsterdam, Faculteit der Exacte Wetenschappen, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 januari 2007
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.