A medida que el láser del espectrómetro interactúa con una muestra, la energía de la luz dispersada hacia atrás cambia, lo que da como resultado un espectro Raman que brinda información valiosa sobre la estructura química. Este artículo cubre algunas de las preguntas más frecuentes sobre la espectroscopia Raman con respecto a la teoría detrás de ella y cómo se puede usar en la práctica.
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Raman es una forma de espectroscopia molecular que se observa como luz dispersada inelásticamente cuando un láser excita una muestra. Si bien la mayor parte de la dispersión ocurre de manera elástica, alrededor de 1 de cada 106 Los procesos de dispersión interactúan con la molécula a través de vibraciones de flexión y estiramiento de enlaces que dan como resultado luz dispersada Raman. Cambiados por estas interacciones moleculares, los fotones Raman detectados pueden procesarse en un espectro que se relaciona con los enlaces únicos dentro de una molécula, proporcionando al usuario una herramienta analítica invaluable para la toma de huellas moleculares. Esta «huella digital» se utiliza principalmente para la identificación de materiales y, cada vez más, para la cuantificación.
Nota: las espectroscopias vibratorias moleculares solo detectan dos o más átomos que tienen un enlace molecular entre ellos; las sales, los iones y los metales requieren otros métodos analíticos.
La espectroscopia Raman se puede utilizar para identificar la mayoría de los materiales que están presentes en cantidad y pureza suficientes y/o en mezclas simples. Raman puede identificar miles de sustancias sólidas y líquidas, incluidos productos farmacéuticos, materias primas para alimentos y productos de cuidado personal, sustancias controladas y precursores asociados y agentes de corte, armas de terror, productos químicos tóxicos y no tóxicos, solventes y tratamientos agrícolas (p. ej., pesticidas , insecticidas).
Las siguientes son algunas pautas generales:
La fluorescencia es tradicionalmente la mayor limitación para Raman. Es un proceso de emisión mucho más eficiente, que provoca un ruido de fondo abrumador en el espectro Raman y oscurece los picos Raman. Las sustancias naturales (como las fibras vegetales), los materiales de colores intensos y las sustancias con contaminantes fluorescentes pueden no producir resultados con la espectroscopia Raman. Por suerte, esta limitación no es insuperable.
Una solución común ha sido alejar la longitud de onda del láser de excitación de la longitud de onda de absorbancia del material, normalmente 532, 638 o 785 nm. La elección más común de longitudes de onda para efectos de fluorescencia reducidos es 1064 nm.
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Nota de aplicación: Elección de la longitud de onda láser más adecuada para su aplicación Raman
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Los picos en el espectro Raman son muy estrechos, lo que aumenta la especificidad y la selectividad. Por lo tanto, puede diferenciar materiales muy similares o identificar analitos objetivo en mezclas. Raman es excelente para la elucidación estructural de moléculas, incluida la conectividad y la saturación. Los picos de huellas digitales únicos en el espectro Raman se pueden usar para discriminar entre especies muy similares, como isómeros y sustancias que difieren en un solo grupo funcional.
La espectroscopia Raman puede ayudar a los usuarios a observar la progresión de una reacción química, las diferencias en la cristalinidad entre los polimorfos y los cambios en las energías de enlace que surgen de la tensión aplicada en un material. La siguiente nota de aplicación ofrece aún más información sobre este tipo de estudio.
La intensidad en el espectro Raman es directamente proporcional a la concentración de la muestra y también se puede utilizar para análisis cuantitativos. Obtenga más información en nuestra nota de aplicación gratuita a continuación.
Aunque el espectro Raman tiene un rango potencial de 0 a 4000 cm- 1, la mayoría de las aplicaciones se pueden satisfacer con un rango espectral más estrecho. La región de la huella dactilar, 400–1800 cm-1, revela en gran medida el entorno molecular de los átomos. Esto es adecuado para la identificación de incógnitas y la verificación de materiales (ver imagen a continuación), los cuales se basan en la identidad de la estructura molecular.
Fuera de la región de la huella digital, las cadenas de carbono simples y la unión de hidrógeno contribuyen poco a la identificación del material. Sin embargo, la región de alto número de onda se está investigando activamente en el campo médico para la investigación del cáncer, los problemas dentales humanos y los biocombustibles. Las aplicaciones de nicho, como la estructura cristalina en minerales, gemología, organometálicos y semiconductores, requieren información por debajo de 400 cm-1.
Raman es una poderosa técnica analítica:
En resumen, el atractivo de la espectroscopia Raman es su Amplia aplicabilidad por no técnicos en entornos no tradicionales. Raman saca las capacidades químicas analíticas del laboratorio y brinda identificación instantánea de materiales justo donde se necesita: en el muelle de recepción, en instalaciones de producción de alimentos, museos, laboratorios clandestinos, para análisis de procesos o incluso en la frontera. Todos estos son escenarios ideales que se benefician de las fortalezas de Raman.
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Identificación de incógnitas es una medida de similitud espectral entre la sustancia desconocida y los espectros de la biblioteca. Este método de identificación es fácil de implementar, rápido y adecuado para usar con extensas bibliotecas químicas personalizables. Un ejemplo de esta técnica sería la prueba en el sitio de una pequeña bolsa de polvo blanco confiscada en una parada de tráfico, proporcionando evidencia rápida de ilegalidad en el punto de contacto sin exponer a las autoridades a ningún peligro potencial. Descargue nuestro White Paper a continuación para obtener más información sobre este tema.
Papel blanco: Identificación de narcóticos en muestras complejas
La selectividad de Raman también la convierte en una excelente técnica para verificación de materiales conocidos, que confirma la consistencia, pureza y calidad de las materias primas para los fabricantes de alimentos, productos farmacéuticos, productos para el cuidado del cabello y la piel, cosméticos y más. El método de verificación detecta ligeras diferencias espectrales al proyectar cada espectro de muestra en un modelo. Esto pasa o falla en función de qué tan bien se ajuste el espectro de la muestra al modelo. Obtenga más información sobre la verificación con espectroscopia Raman en el siguiente White Paper.
Papel blanco: Verificación, valores p y conjuntos de entrenamiento para el Mira P
Cualquier persona que requiera análisis de materiales generales, científicos o industriales, incluidos:
En el laboratorio, en las instalaciones de fabricación, escenas del crimen o en la frontera.
Los sistemas portátiles y de mano pueden viajar con el usuario directamente al lugar de la prueba.
Cuando se desea la identificación, verificación o distinción de sustancias suficientemente puras, especialmente cuando se trata de materiales sintéticos y polvos blancos desconocidos.
Los flujos de trabajo guiados y automatizados reducen el muestreo a un procedimiento de tres o cuatro pasos, dando resultados en segundos sin ningún problema.
Para determinar la consistencia de los ingredientes, averiguar si algo es peligroso, identificar una sustancia sospechosa o confirmar la identidad de un material.
La dispersión Raman mejorada en la superficie (SERS) es una técnica Raman especializada que ayuda a los usuarios a detectar trazas de sustancias. No todos los materiales son activos en SERS, pero los materiales fuertemente activos en SERS se pueden detectar a niveles de partes por millón (ppm, mg/L) o partes por billón (ppb, µg/L). SERS también se puede utilizar para detectar un componente específico en una mezcla o identificar tintes y materiales de colores intensos, ya que no es susceptible a la fluorescencia.
El mayor desafío para SERS es la detección de un compuesto objetivo en matrices complejas, incluso en agua, píldoras (p. ej., productos farmacéuticos regulados, medicamentos de venta libre o los que se venden en la calle) y una variedad de productos alimenticios. Con experiencia e investigación, las propiedades únicas del análisis SERS se pueden explotar con una preparación de muestra simple.
Obtenga más información sobre cómo SERS se compara con Raman en nuestra publicación de blog anterior.
En última instancia, la espectroscopia Raman es una técnica ideal para la identificación o verificación de materiales que está disponible para usuarios técnicos y no técnicos en una amplia variedad de entornos. Raman se implementa fácilmente, conserva la muestra y se puede utilizar para analizar miles de materiales. Para obtener más información sobre Raman y sus muchos beneficios, consulte nuestros otros artículos de blog, nuestras Notas de aplicación y White Papers.
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