Un espectro Raman presenta una serie de picos que muestran la intensidad y la posición de la longitud de onda de la luz dispersada Raman. Cada pico corresponde a una vibración de enlace molecular específica, incluidos enlaces individuales como CC, C=C, NO, CH, etc., y grupos de enlaces como el modo de respiración del anillo de benceno, vibraciones de cadenas de polímeros, modos de celosía, etc.

Información proporcionada por la espectroscopia Raman

La espectroscopia Raman es tanto cualitativa como cuantitativa.

El perfil de espectro general (posición del pico e intensidad relativa del pico) proporciona una huella química única que se puede utilizar para identificar un material y distinguirlo de otros. A menudo, el espectro real es bastante complejo, por lo que se pueden buscar bibliotecas espectrales Raman completas para encontrar una coincidencia y, por lo tanto, proporcionar una identificación química.

La intensidad de un espectro es directamente proporcional a la concentración. Por lo general, se utilizará un procedimiento de calibración para determinar la relación entre la intensidad máxima y la concentración, y luego se pueden realizar mediciones de rutina para analizar la concentración. Con las mezclas, las intensidades máximas relativas proporcionan información sobre la concentración relativa de los componentes, mientras que las intensidades máximas absolutas se pueden utilizar para obtener información sobre la concentración absoluta.

Raman se utiliza para el análisis microscópico

Se puede utilizar un verdadero microscopio Raman confocal para el análisis de partículas o volúmenes de tamaño micrométrico. Incluso se puede utilizar para el análisis de diferentes capas en una muestra multicapa (p. ej., revestimientos de polímeros) y de contaminantes y características debajo de la superficie de una muestra transparente (p. ej., impurezas dentro del vidrio e inclusiones de fluidos/gases en minerales).

Las etapas de mapeo motorizadas permiten generar imágenes espectrales Raman, que contienen muchos miles de espectros Raman adquiridos desde diferentes posiciones en la muestra. Se pueden crear imágenes en color falso basadas en el espectro Raman: muestran la distribución de componentes químicos individuales y la variación en otros efectos como fase, polimorfismo, tensión/deformación y cristalinidad.

Historia de la microscopía Raman

HORIBA Scientific ahora incorpora a los principales innovadores de la instrumentación Raman desde la década de 1960 hasta la década de 1990: Spex Industries, Coderg/Lirinord/Dilor y Jobin Yvon. Desde estos inicios hasta la actualidad, HORIBA Scientific y sus empresas asociadas han estado a la vanguardia del desarrollo de la espectroscopia Raman.

El microscopio Raman se desarrolló en Lille, Francia, bajo la dirección del profesor Michel Delhaye y Edouard DaSilva, y Lirinord (ahora HORIBA Scientific) lo produjo comercialmente como MOLE™ (Molecular Optics Laser Examiner). Se desarrolló como el análogo molecular del microscopio electrónico de Castaing. Como tal, proporciona información de enlace sobre materiales de fase condensada; Además de la detección de enlaces moleculares, la identificación de la fase cristalina y otros efectos más sutiles también resultaron de gran interés.

El microscopio se integró inicialmente con el monocromador de doble rejilla de barrido (c. 1972). Cuando los detectores multicanal de alta sensibilidad y bajo ruido estuvieron disponibles (mediados de la década de 1980), se introdujeron los espectrógrafos de triple etapa con el microscopio como un componente integrado. En 1990, se demostró que los filtros de muesca holográfica brindan un rechazo de láser superior, de modo que se puede construir un microscopio Raman en un espectrógrafo de etapa única y brindar una sensibilidad mejorada. En comparación con los monocromadores dobles de escaneo originales, los tiempos de recolección para espectros comparables (resolución y señal a ruido para una potencia láser dada) ahora son al menos dos o tres órdenes de magnitud más altos que hace 35 años.

Estas innovaciones fundamentales han sido pioneras en los laboratorios científicos de HORIBA en el norte de Francia por los científicos e ingenieros que se formaron en el laboratorio del profesor Delhaye, aprovechando el hardware a medida que estuvo disponible. Esto incluía rejillas holográficas, filtros de muesca, láseres enfriados por aire, detectores multicanal (primero conjuntos de diodos intensificados y luego CCD), computadoras de alta potencia y desarrollos asociados en electrónica y software.

Los desarrollos más recientes en la técnica Raman incluyen SRS (Dispersión Raman estimulada), SERS (Dispersión Raman mejorada en la superficie), TERS (Dispersión Raman mejorada en la punta), integración con microscopios electrónicos y microscopios de fuerza atómica, sistemas híbridos de un solo banco (por ejemplo, Raman-PL , epifluorescencia, fotocorriente), Raman de transmisión (para un verdadero análisis de material a granel).

Debido al liderazgo que HORIBA Scientific y sus empresas asociadas han desempeñado en la industria, durante más de 30 años se han empleado continuamente laboratorios de aplicaciones bien equipados con científicos altamente calificados para desarrollar las aplicaciones de estos instrumentos innovadores.

Tipo de muestras analizadas con Raman

Raman se puede utilizar para analizar muchas muestras diferentes. En general es adecuado para el análisis de:

• Sólidos, polvos, líquidos, geles, lodos y gases
• Materiales inorgánicos, orgánicos y biológicos.
• Productos químicos puros, mezclas y soluciones.
• Óxidos metálicos y corrosión

En general no es adecuado para el análisis de:

• Metales y sus aleaciones

Los ejemplos típicos de dónde se usa Raman hoy en día incluyen:

• Arte y arqueología: caracterización de pigmentos, cerámica y piedras preciosas
• Materiales de carbono: estructura y pureza de nanotubos, caracterización de defectos/desordenes
• Química: supervisión de la estructura, la pureza y la reacción
• Geología: identificación y distribución de minerales, inclusiones fluidas y transiciones de fase
• Ciencias biológicas: células y tejidos individuales, interacciones farmacológicas, diagnóstico de enfermedades
• Productos farmacéuticos: uniformidad del contenido y distribución de los componentes
• Semiconductores: pureza, composición de la aleación, microscopio de tensión/deformación intrínseca.

Análisis de sólidos, líquidos y gases

Los espectros Raman se pueden adquirir de casi todas las muestras que contienen enlaces moleculares verdaderos. Esto significa que los sólidos, polvos, lodos, líquidos, geles y gases se pueden analizar mediante espectroscopia Raman.

Aunque los gases se pueden analizar mediante espectroscopia Raman, la concentración de moléculas en un gas suele ser muy baja, por lo que la medición suele ser más difícil. Por lo general, se necesitan equipos especializados, como láseres de mayor potencia y celdas de muestreo de largo recorrido. En algunos casos en los que las presiones de gas son altas (como las inclusiones de gas en los minerales), se puede utilizar fácilmente la instrumentación Raman estándar.

Análisis a partir de una mezcla de materiales.

El espectro Raman de un material contendrá información Raman sobre todas las moléculas que se encuentran dentro del volumen de análisis del sistema. Por lo tanto, si hay una mezcla de moléculas, el espectro Raman contendrá picos que representan todas las moléculas diferentes. Si se conocen los componentes, las intensidades relativas de los picos se pueden utilizar para generar información cuantitativa sobre la composición de la mezcla. En el caso de matrices complejas, los métodos quimiométricos también pueden emplearse para construir métodos cuantitativos.

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