Perguntas frequentes (FAQ) sobre espectroscopia Raman: teoria e uso

A espectroscopia Raman é uma técnica analítica não destrutiva baseada no espalhamento inelástico de fótons relacionado aos diferentes modos vibracionais das moléculas. Esta descoberta de C. V. Raman em 1928 resultou em um método simples, mas eficaz para determinar a estrutura de moléculas simples que continua a crescer em popularidade entre a comunidade científica.

À medida que o laser do espectrômetro interage com uma amostra, a energia da luz espalhada de volta é deslocada, resultando em um espectro Raman que fornece informações valiosas sobre a estrutura química. Este artigo aborda algumas das perguntas mais frequentes sobre a espectroscopia Raman em relação à teoria por trás dela e como ela pode ser usada na prática.

Clique em uma pergunta abaixo para ir diretamente para esse assunto:

1. O que é espectroscopia Raman?
2. Que tipos de materiais podem ser medidos com Raman?
   
3. Que informações podem ser obtidas do espectro Raman?
4. Como leio um espectro Raman?
5. Quais são os benefícios de usar a espectroscopia Raman?
6. Raman pode ser usado para identificação de substâncias desconhecidas, bem como para verificação de materiais. Qual é a diferença?
7. Quem deve usar Raman, bem como onde, quando, como e por quê?
8. O que é SERS e como ele pode me ajudar?

1. O que é espectroscopia Raman?

Raman é uma forma de espectroscopia molecular que é observada como luz espalhada de forma inelástica quando uma amostra é excitada por um laser. Embora a maior parte da dispersão ocorra elasticamente, cerca de 1 em 10⁶ os processos de espalhamento interagem com a molécula por meio de alongamento de ligações e vibrações de flexão, resultando em luz espalhada por Raman. Deslocados por essas interações moleculares, os fótons Raman detectados podem ser processados em um espectro que se relaciona com as ligações únicas dentro de uma molécula, fornecendo ao usuário uma ferramenta analítica inestimável para impressão digital molecular. Esta «impressão digital» é utilizada principalmente para identificação de materiais e, cada vez mais, para quantificação. 

Nota: as espectroscopias vibracionais moleculares detectam apenas dois ou mais átomos que possuem uma ligação molecular entre eles – sais, íons e metais requerem outros métodos analíticos.

2. Que tipos de materiais podem ser medidos com Raman?

A espectroscopia Raman pode ser usada para identificar a maioria dos materiais que estão presentes em quantidade e pureza suficientes e/ou em misturas simples. Raman pode identificar milhares de substâncias sólidas e líquidas, incluindo produtos farmacêuticos, matérias-primas para alimentos e produtos de higiene pessoal, substâncias controladas e precursores e agentes cortantes associados, armas de terror, produtos químicos tóxicos e não tóxicos, solventes e tratamentos agrícolas (por exemplo, pesticidas). , inseticidas).

Como a fluorescência afeta os resultados da medição com Raman?

A fluorescência é tradicionalmente a maior limitação do Raman. É um processo de emissão muito mais eficiente, causando ruído de fundo avassalador no espectro Raman e obscurecendo os picos Raman. Substâncias naturais (como fibras vegetais), materiais fortemente coloridos e substâncias com contaminantes fluorescentes podem não produzir resultados com a espectroscopia Raman. Felizmente, esta limitação não é intransponível.

Uma solução comum tem sido afastar o comprimento de onda do laser de excitação do comprimento de onda de absorção do material – normalmente 532, 638 ou 785 nm. A escolha mais comum de comprimentos de onda para efeitos de fluorescência reduzidos é 1064 nm.
 

Como saber qual comprimento de onda é mais adequado? Leia nossa nota de aplicação gratuita para obter algumas dicas.

Nota de aplicação: Escolhendo o comprimento de onda do laser mais adequado para sua aplicação Raman

Metrohm Raman usa seu próprio método proprietário no MIRA XTR DS, um sistema Raman portátil comprovado de 785 nm equipado com rejeição de fluorescência. Saiba mais sobre esta solução exclusiva em nosso White Paper.

Papel branco: Identificação de material de 785 nm sem fluorescência com MIRA XTR DS

3. Que informações podem ser obtidas do espectro Raman?

Os picos no espectro Raman são muito estreitos, o que aumenta a especificidade e a seletividade. Portanto, pode diferenciar materiais muito semelhantes ou identificar analitos alvo em misturas. Raman é ótimo para elucidação estrutural de moléculas, incluindo conectividade e saturação. Picos únicos de impressões digitais no espectro Raman podem ser usados para discriminar entre espécies muito semelhantes, como isômeros e substâncias que diferem por um único grupo funcional.

A espectroscopia Raman pode ajudar os usuários a observar a progressão de uma reação química, diferenças na cristalinidade entre polimorfos e mudanças nas energias de ligação que surgem da tensão aplicada em um material. A Nota de Aplicação a seguir oferece ainda mais informações sobre esse tipo de estudo.

Nota de aplicação: Espectroscopia Raman Portátil para Estudo de Polimorfos e Monitoramento de Transições Polimórficas

A intensidade no espectro Raman é diretamente proporcional à concentração da amostra e também pode ser usada para análise quantitativa. Saiba mais em nossa nota de aplicação gratuita abaixo.

Nota de aplicação: Análise quantitativa de um polímero solúvel em água usando o espectrômetro i-Raman EX

4. Como leio um espectro Raman?

Embora o espectro Raman tenha uma faixa potencial de 0–4000 cm^{- 1}, a maioria das aplicações pode ser satisfeita com uma faixa espectral mais estreita. A região da impressão digital, 400–1800 cm^-1, revela em grande parte o ambiente molecular dos átomos. Isto é adequado para identificação de incógnitas e verificação de materiais (ver imagem abaixo), ambos baseados na identidade da estrutura molecular.

Fora da região das impressões digitais, cadeias simples de carbono e ligação de hidrogênio contribuem pouco para a identificação de materiais. No entanto, a região de alto número de ondas está sendo ativamente pesquisada na área médica para pesquisas sobre câncer, questões dentárias humanas e biocombustíveis. Aplicações de nicho, como estrutura cristalina em minerais, gemologia, organometálicos e semicondutores, requerem informações abaixo de 400 cm-^-1. 

5. Quais são os benefícios do uso da espectroscopia Raman?

Raman é uma técnica analítica poderosa:

• Alta especificidade química e seletividade
• Pouca ou nenhuma preparação de amostra
• Pouco ou nenhum custo de consumíveis
• Análise não destrutiva
• Rápido — desde a aquisição de dados até resultados em segundos
• Interfaces de usuário simples = facilidade de uso
• Análise sem contato e através de barreira
• Flexibilidade de amostragem
• Formato flexível — de sistemas de bancada a portáteis

Para resumir, o apelo da espectroscopia Raman é a sua ampla aplicabilidade por não-técnicos em ambientes não tradicionais. Raman retira recursos químicos analíticos do laboratório e fornece identificação instantânea de materiais exatamente onde é necessário: na doca de recebimento, em instalações de produção de alimentos, museus, laboratórios clandestinos, para análise de processos ou até mesmo na fronteira. Todos esses são cenários ideais que se beneficiam dos pontos fortes do Raman.

Nosso Raman do mundo real série demonstra os benefícios do Raman portátil em ambientes não técnicos.

Raman do mundo real: simplificando a inspeção de matérias-primas recebidas

Raman do mundo real: MIRA DS em ação

Raman do mundo real: expondo drogas ilegais, falsificadas e contendo fentanil

6. Raman pode ser usado para identificação de substâncias desconhecidas, bem como para verificação de materiais. Qual é a diferença?

Identificação de incógnitas é uma medida de similaridade espectral entre a substância desconhecida e os espectros da biblioteca. Este método de identificação é fácil de implementar, rápido e adequado para uso com bibliotecas químicas extensas e personalizáveis. Um exemplo desta técnica seria o teste no local de um pequeno saco de pó branco confiscado numa paragem de trânsito, fornecendo provas rápidas de ilegalidade no ponto de contacto, sem expor as autoridades a quaisquer perigos potenciais. Baixe nosso White Paper abaixo para obter mais informações sobre este assunto.

Papel branco: Identificação de Narcóticos em Amostras Complexas

A seletividade de Raman também o torna uma excelente técnica para verificação de materiais conhecidos, que confirma a consistência, pureza e qualidade das matérias-primas para fabricantes de alimentos, produtos farmacêuticos, produtos para cabelos e cuidados com a pele, cosméticos e muito mais. O método de verificação detecta pequenas diferenças espectrais projetando cada espectro de amostra em um modelo. Isso é aprovado ou reprovado com base em quão bem o espectro da amostra se ajusta ao modelo. Saiba mais sobre verificação com espectroscopia Raman no white paper a seguir.

Papel branco: Verificação, valores p e conjuntos de treinamento para Mira P

7. Quem deve usar Raman, bem como onde, quando, como e por quê?

8. O que é o SERS e como ele pode me ajudar?

O espalhamento Raman aprimorado pela superfície (SERS) é uma técnica Raman especializada que ajuda os usuários a detectar vestígios de substâncias. Nem todos os materiais são ativos em SERS, mas materiais fortemente ativos em SERS podem ser detectados em níveis de partes por milhão (ppm, mg/L) ou partes por bilhão (ppb, µg/L). O SERS também pode ser usado para detectar um componente específico em uma mistura ou identificar corantes e materiais fortemente coloridos, pois não é suscetível à fluorescência.

O maior desafio para o SERS é a detecção de um composto alvo em matrizes complexas, incluindo água, comprimidos (por exemplo, produtos farmacêuticos regulamentados, medicamentos de venda livre ou vendidos na rua) e uma variedade de produtos alimentares. Com experiência e investigação, as propriedades únicas da análise SERS podem ser exploradas com a simples preparação de amostras.

Descubra mais sobre como o SERS se compara ao Raman em nossa postagem anterior do blog.

Raman vs SERS… Qual é a diferença?

Conclusão

Em última análise, a espectroscopia Raman é uma técnica ideal para identificação ou verificação de materiais que está disponível para usuários técnicos e não técnicos em uma ampla variedade de ambientes. Raman é facilmente implementado, preserva a amostra e pode ser usado para analisar milhares de materiais. Para saber mais sobre Raman e seus muitos benefícios, confira nossos outros artigos do blog, nossas notas de aplicação e white papers.

Suas conclusões de conhecimento

Monografia: Introdução à espectroscopia Raman

Guia do produto para espectroscopia Raman

Webinar gratuito sob demanda sobre espectroscopia Raman

Blog de espectroscopia da B&W Tek

Soluções EC-Raman hifenizadas