Espectroscopía Raman
Estas notas contienen una breve introducción a la aplicación de la espectroscopia Raman en el estudio de los materiales. Esta es una versión resumida de las notas en inglés.
Introducción
Cuando la luz entra en un material, una fracción de la luz se esparce en todas direcciones. Una pequeña porción de la luz esparcida sufre ligeros cambios en frecuencia (color), que son características del material e independientes de la frecuencia de luz incidente.
El cambio se debe a una esparcimiento inelástica de luz en la que la luz intercambia energía con vibraciones de la moléculas en el material. Se llama Efecto Raman después del físico indio C. V. Raman que lo descubrió. Los cambios de frecuencia dependen de los enlaces químicos y los átomos que forman el material.
Espectroscopia Raman
En la espectroscopia Raman el material se ilumina con luz monocromática (con una sola frecuencia o longitud de onda, por lo general de un láser) y el espectro de la luz esparcida se analiza para encontrar la luz con frecuencias cambiadas o picos Raman. Cada pico Raman corresponde a un modo de vibración del material. El análisis de las frecuencias esparcidas da información sobre la composición química del material, agregación, e incluso factores como tensión mecánica, presión, orientación, cristalinidad, o temperatura, por citar algunos.
La espectroscopia Raman se hizo más conveniente con la introducción de láseres como fuentes de luz monocromática. Se volvió ampliamente disponible después de la introducción de filtros holográficos o de borde para rechazar la luz esparcida sin cambio de frecuencia y detectores CCD.
El efecto Raman es muy débil y puede ser enmascarado por otros efectos como la Luminescencia. Pero tiene la ventaja de que no requiere preparación especial de la muestra. También el agua y el vidrio son pobres dispersores Raman y por lo tanto la espectroscopia de Raman es conveniente para muestras biológicas y a través de contenedores de vidrio, ventanas o cubreobjetos. También se pueden utilizar fibras ópticas para guiar la luz a un laboratorio separado.
Microscopía Raman
La microscopía Raman es una microscopía óptica especializada en el que un microscopio óptico convencional se acopla a un espectrómetro Raman o un filtro Raman. La muestra se ilumina con luz (un láser) y el espectro Raman de la la luz dispersada por el material se analiza para diferentes puntos de la muestra.
La microscopía Raman puede resolver partes con diferentes composiciones químicas en una muestra, y, junto con la microscopía infrarroja, se las conoce a veces como técnicas de imágen química. Se ha aplicado al estudio de películas delgadas, revestimientos, circuitos integrados microelectrónicos, dispositivos fotónicos, inclusiones minerales, pigmentos en obras de arte, identificación de narcóticos y explosivos plásticos, tejidos biológicos, y otros.
Como en cualquier microscopía óptica, la resolución espacial de la microscopía Raman en el campo lejano está limitada por la difracción de la luz y está cerca del micrómetro (1/1000 mm). Pero la introducción de técnicas de campo cercano como la espectroscopia Raman mejorada con puntas (TERS) puede superar esta limitación y llegar a resoluciones de decenas de nanómetros.
- Ver, por, ejemplo, G. Turrell and J. Corset, eds., Raman Microscopy. Developments and Applications (Academic Press, London, 1996).
Ejemplos
Las siguientes figuras ilustran la aplicación de la microscopía Raman a la visualización química en ciencia de materiales. Los datos se obtuvieron en el Laboratorio de Microscopía Raman del Instituto de Ciencia de Materiales, CSIC, en colaboración con otros grupos.
