在科学界，信息共享是科学进步的关键因素之一。在企业环境中，个人通常会随着时间的推移获得一些光谱特征与日常使用的材料之间的相关性的详细知识。这些知识往往超过教科书中提供的更一般的信息。1–3然而，直到最近，还没有一种方法可以获取这种专门知识。它要么存在于个人的脑海中，要么有时手写在图表上并归档，对于在整个企业环境中传播知识共享或与未来的分光镜学家共享几乎没有用处。本文重点介绍一种捕获拉曼光谱和红外光谱的光谱-结构相关性的方法。它讨论了可用于获取、存档和检索这些知识的方法，这样，一旦获得这些知识，它们将成为实验室内超出个人分析师专业知识范围的资源。这样一个系统的目的不仅是捕捉用户自己的知识，还将其与同事的知识结合起来，帮助用户做出更好的决策。
传统光谱解释技术
红外线的和拉曼光谱是许多不同材料的宝贵工具，用于获取化学和结构信息，例如验证拟定的化学结构，或确认功能基团的存在。不幸的是，对结果光谱的解释往往是一项困难而耗时的任务；因此，光谱解释传统上属于经验丰富的光谱学家的范畴。
在过去，有更多的时间用于培训，即让年长、经验丰富的分光镜师将他们的知识传授给年轻、经验不足的用户。虽然指导仍然存在，但在一个研究人员不断被期望用更少的时间做更多事情的时代，这种培训的可用时间已经减少。这种情况在光谱解释等领域最为明显，因为其中大部分是基于用户的经验。
图1–带有手写符号的纸图表上的光谱示例。传统上，捕获光谱到结构相关性的最主要方法是在打印光谱上手写注释（参见图1). 这些图表通常被编入索引并保存在文件柜中以备将来参考。该系统的一个主要缺点是在需要时很难找到包含正确信息的正确图表。然而，这些图表中包含的信息对于公司当前和未来的需求来说是一个重要的资源，因为它是组织在研究方面的昂贵投资的产物。
许多科学家仍然依赖纸质副本来“归档”他们的解释。有些人可能会在仪器的软件中使用注释功能，而其他人则已转向MS PowerPoint等工具，他们可以在其中绘制结构片段或在峰值附近写笔记。
虽然数字注释光谱比在图表上写笔记要好（墨水不会褪色，手写更容易阅读），但我们基本上还是在光谱上写笔记。这种方法足以生成纸质和电子报告，但在与同事共享信息方面还有很多需要改进的地方。
结构和光谱积分在光谱学中的应用
ACD/实验室（加拿大安大略省多伦多市）具有将结构与光谱结合的悠久历史，最初是关于核磁共振数据。在这种背景下，将这种集成光谱和结构的能力应用于光学光谱学领域似乎是一种自然的延伸。任何获得和共享光谱解释知识的更好解决方案的方法都需要考虑几个因素：
1.光谱峰与结构的连接通常不是一个简单的单结构片段到一个峰。通常相关性是一对多或多对一。可能需要分配频谱和结构的全部或部分。单个结构片段可以“链接”到多个峰值，或单个峰值“链接”至结构的多个部分（参见图2). 保存后，频谱、结构和任何相关都将作为单个文件存储在一起。
图2–将一个峰分配给多个片段，将一个片段分配给几个峰。
2.如前所述，创建光谱-结构关系所需的知识并不容易获得；因此，包括IR和拉曼相关性的知识库将有助于找到可以发现结构片段的带的一般区域。使用点击和拖动方法，可以很容易地将结构碎片指定为光谱峰值（请参见图3). 当没有可用的结构时，可以直接从知识库中的行向谱进行赋值。
图3–CH的分配2对称拉伸带。CH的几个可能峰值2该软件突出显示了分子中的基团。用户可以选择使用部分或全部建议峰值。3.另一个重要考虑因素是如何显示捕获的信息。一个简单的作业表可以用来显示相关性，但阅读文本并不总是查看信息的最简单方法。由于光谱与结构的相关性已经联系在一起，因此还考虑了一种更直观的方法。用户只需在任何信息上拖动鼠标即可查看链接到该信息的所有数据（请参见图4).
图4–在1736厘米处的山顶上运行鼠标–1高亮显示峰值、分配给它的结构中的C=O以及分配表中的行。
4.另一个主要考虑因素是用户的工作流程。无论有什么好处，向现有流程添加工作总是会带来障碍。任何额外的工作都可以通过光谱和结构导入历史最小化ACD/实验室。如果在软件中进行了解释，则可自动用于报告或数据库。如果解释是在软件之外完成的，则可以很容易地导入光谱（和结构，如果可用），并且可以快速将赋值添加到数据中，因此无需重新解释。完成分配后，只需单击鼠标即可将光谱、结构及其分配以及任何其他文本数据放入分析数据库。
5.最后，最终目标是能够与同事共享捕获的信息。一旦信息上传到数据库中，这些光谱库及其结构或片段、赋值、其他解释和相关信息都可以被全球各地的同事现在或将来访问。可以通过光谱、结构或元数据搜索数据，以查看甚至操作现有信息。搜索结果可以与查询谱叠加，以查看与用户查询谱匹配的指定频带，并帮助识别与查询匹配的结构部分。ACD/光学工作簿包括指定聚合物的小型红外数据库和指定氨基酸的小型拉曼数据库，作为光谱搜索的基础（参见图5).
图5–光谱搜索结果和分配功能用于帮助识别匹配峰的光谱-结构相关性。
ACD/Optical Workbook是一个软件工具，它解决了为内部实验数据建立光谱-结构相关性的难题。它通过灵活的报告和强大的库搜索功能促进知识共享，这是ACD/实验室用于化学和分析知识管理的Spectrus平台。Optical Workbook还提供高级工具，用于处理和解释各种光谱技术，包括IR和Raman。Optical Workbook可以从大多数仪器和公共格式（如JCAMP-DX和ACSII文本文件）导入IR或Raman光谱。此外，它方便地包括以下内容的基本处理和解释核磁共振、MS和色谱法，也可以用于绘制结构，也可以从其他绘图包复制和粘贴结构。
ACD/实验室数据库保存了人类对光谱数据的解释，从而编目了光谱与结构的相关性。这些专业知识可以作为台式计算机上的本地数据库提供，也可以使用公司可扩展的分析和化学知识管理解决方案作为全球企业范围数据库的一部分。
实验室的完整知识管理解决方案
研究组织在开发知识方面进行了大量投资，以解决当前的研究问题，并且现在开始意识到获取这些知识并将其应用于未来研究的价值，而不仅仅是分析实验和分析的实际结果，但到目前为止，这些默示知识和解释一直被放在一位内部专家的脑海中。这些知识最终会在员工退休或离开公司时丢失。使用ACD/光学工作簿（以及来自ACD/实验室)当整个公司的新用户或科学家需要时，可以轻松存储和检索这些知识。
工具书类
- G·苏格拉底。红外和拉曼特征群频率：表和图表；威利：纽约，纽约，2004年。
- 费拉罗，J.R。；K.中本。介绍性拉曼光谱；学术出版社：加州圣地亚哥，1994年。
- Lin-Vien，D。；Colthrup，N.B.等人。有机分子红外和拉曼特征频率手册；学术出版社：加州圣地亚哥，1991年。
Boruta先生是光学光谱学产品经理，高级化学开发公司（ACD/Labs）地址：8 King St.E.，Ste。加拿大安大略省多伦多市107号，M5C 1B5；电话：416-368-3435；电子邮件：[电子邮件保护].