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Definición científica de espectroscopia Raman
La espectroscopia Raman es una técnica para estudiar las moléculas y determinar su estructura y dinámica. Utiliza la dispersión de luz inducida por excitación para estudiar los enlaces químicos en una muestra. La técnica es útil para comprender las estructuras y la dinámica de las moléculas en las fases sólida, líquida y gaseosa.
¿Qué es la espectroscopia Raman?
El Raman es una técnica que permite determinar las moléculas y los enlaces moleculares. Este tipo de espectroscopia es especialmente útil porque permite medir directamente la composición química sin necesidad de descomponer una muestra. La espectroscopia Raman es una técnica no invasiva que ofrece una gran precisión y repetibilidad. Su medición analítica precisa y rápida permite a los científicos y expertos de laboratorio analizar una amplia gama de sustancias de forma rápida y eficaz, determinando así la composición química de una muestra con rapidez y precisión. Gracias a este método de medición, se pueden realizar análisis cualitativos y cuantitativos en investigación, aplicaciones industriales y diagnósticos médicos, entre otros ámbitos. También es muy útil para apoyar la estabilidad de los materiales, la supervisión de procesos , el control de calidad y la identificación de muestras.
Un espectrómetro Raman mide la luz Raman dispersa que se produce durante la interacción de la luz con un material. Esta dispersión cambia la longitud de onda de la luz incidente y proporciona información sobre los enlaces químicos dentro de un material.
Campos de aplicación de la espectroscopia Raman
La espectroscopia Raman puede utilizarse para analizar una amplia gama de materiales, como compuestos orgánicos, polímeros y minerales específicos. La espectroscopia Raman es especialmente útil para examinar muestras que sólo proporcionan información limitada, ya que la técnica no sólo proporciona información sobre la estructura química, sino también sobre la disposición espacial de las moléculas (es decir, la estructura cristalina). Otra ventaja es que la espectroscopia Raman es muy sensible y puede detectar incluso pequeños cambios en las moléculas de la muestra. La técnica también puede emplearse para medir impurezas y sustancias traza.
La espectroscopia Raman puede medir diversos enlaces entre moléculas, como:
- Enlaces C-C (carbono-carbono) en compuestos orgánicos
- enlaces C-O (carbono-oxígeno) en los grupos carbonilo
- Enlaces N-H (nitrógeno-hidrógeno) en las amidas
- Enlaces S-O (azufre-oxígeno) en los tioles
Se utiliza en diversas aplicaciones, entre ellas:
- Control de calidad en las industrias farmacéutica y química
- Identificación de materiales en arqueología, historia del arte y medicina forense
- Análisis de sólidos y líquidos en ciencia de materiales
- Procesos de monitorización en ingeniería energética y medioambiental
- Examen de muestras biológicas en la investigación de las ciencias de la vida.
Construcción de un espectrómetro Raman
Un espectrómetro Raman consta de los siguientes componentes principales:
- Fuente de luz:
- proporciona la luz incidente, normalmente un sistema láser.
- Componentes ópticos:
- como lentes y espejos, para dirigir la luz sobre el material de la muestra y recoger la luz Raman dispersa.
- Portamuestras:
- contiene el material a examinar.
- Detector:
- mide la luz difusa emitida por la muestra y la convierte en señales eléctricas.
- Componentes electrónicos:
- como amplificadores y analizadores, para procesar las señales y producir los espectros Raman
Opción combinada: DSC y espectrómetro Raman
Gracias a una adquisición de datos más eficaz y a la miniaturización, los espectrómetros Raman son ahora mucho más asequibles. Por ello, la combinación de este método con otros medios se ha vuelto cada vez más económica en los últimos años.
Por ejemplo, un espectrómetro Raman puede acoplarse a un DSC (Calorímetro diferencial de barrido).
De este modo, tanto los efectos entálpicos de una muestra pueden representarse cuantitativamente y el espectro Raman puede registrarse simultáneamente, lo que permite hacer afirmaciones sobre los enlaces moleculares en cadena y la cristalinidad entre otras cosas.
Aplicaciones
Esto puede ser ventajoso en diversas aplicaciones en el desarrollo de materiales y procesos, como en la caracterización de polímeros, sólidos, materiales de baterías y muestras biológicas.
Por ejemplo, un simple proceso de calentamiento de una muestra de PET (Tereftalato de Polietileno) revela diversos efectos térmicos, como la transición vítrea (~80 °C), la recristalización (~150 °C) y la fusión de la muestra (~250 °C).
Mediante la espectroscopia Raman, el origen de estos efectos puede rastrearse basándose en el espectro Raman, por ejemplo, a través de la cristalinidad:
