Espectroscopia Raman

Definição

A espectroscopia Raman é uma técnica espectroscópica usada para detectar estados vibracionais, rotacionais e outros em um sistema molecular, capaz de investigar a composição química dos materiais.

A espectroscopia Raman é uma técnica analítica em que a luz dispersa é usada para medir os modos de energia vibracional de uma amostra. É nomeado em homenagem ao físico indiano CV Raman que, juntamente com seu parceiro de pesquisa KS Krishnan, foi o primeiro a observar a dispersão de Raman em 1928.

A espectroscopia Raman pode fornecer informações químicas e estruturais, bem como a identificação de substâncias através de suas características características impressão digital.

A espectroscopia Raman extrai essas informações através da detecção do espalhamento Raman da amostra.

O que é espectroscopia Raman?

A espectroscopia Raman é uma técnica para estudar a função dos comprimentos de onda entre radiação e matéria.

Especificamente, a ciência estuda modos de baixa frequência, como vibrações e rotações.

A principal maneira como o processo funciona é espalhar a luz monocromática sem preservar a energia cinética das partículas. Quando a luz do laser interage com as vibrações das estruturas dentro de um átomo, o resultado é uma reação dentro da própria luz. Isso permite que os cientistas coletem informações sobre o sistema usando a espectroscopia a laser Raman.

A teoria básica por trás da espectroscopia Raman é o efeito Raman. A luz é projetada em uma molécula com a intenção de interagir com a nuvem de elétrons, a área ao redor de um ou entre elétrons em um átomo.

Isso faz com que a molécula fique excitada por unidades individuais de luz, conhecidas como fótons. O nível de energia dentro da molécula é aumentado ou diminuído.

A luz do local específico é então coletada com uma lente e retransmitida para um monocromador.

Um monocromador é um dispositivo que transmite opticamente uma faixa estreita de comprimento de onda de luz.

Devido ao fato de que faixas de luz se espalham por sólidos e líquidos transparentes, conhecidas como dispersão de Rayleigh, os comprimentos de onda mais próximos da luz do laser são dispersos, enquanto a luz restante com a informação vibracional é coletada por um detector.

Adolf Smekal previu a ideia da dispersão da luz através do efeito Raman em 1923.

No entanto, não foi até 1928 que Sir C.V. Raman descobriu as possibilidades por trás da espectroscopia Raman.

Suas observações tratavam principalmente da luz solar, devido ao fato de que a tecnologia a laser não estava disponível na época. Usando um filtro fotográfico, ele foi capaz de projetar luz monocromática enquanto observava que a luz mudava de frequência.

Raman recebeu o Prêmio Nobel de Física por sua descoberta em 1930.

Os usos mais comuns da espectroscopia Raman são nos campos da química, medicina e física do estado sólido. As ligações químicas das moléculas podem ser analisadas através do processo, permitindo que os pesquisadores identifiquem mais rapidamente compostos desconhecidos através da frequência vibracional.

Na medicina, os lasers Raman podem monitorar a mistura de gases usados nos anestésicos.

A física de estado sólido utiliza a tecnologia para medir as excitações de vários sólidos.

Versões avançadas do conceito também podem ser usadas pela polícia para identificar medicamentos falsificados enquanto ainda estão na embalagem.

Isso ocorre quando a tecnologia é limitada em sua sensibilidade e permite passar essencialmente por determinadas camadas até atingir a molécula desejada.

Espectroscopia Raman – Técnica

A espectroscopia Raman é uma técnica de análise química não destrutiva que fornece informações detalhadas sobre estrutura química, fase e polimorfia, cristalinidade e interações moleculares.

É baseado na interação da luz com as ligações químicas dentro de um material.

Raman é uma técnica de espalhamento de luz, na qual uma molécula dispersa a luz incidente de uma fonte de luz laser de alta intensidade. A maior parte da luz dispersa tem o mesmo comprimento de onda (ou cor) que a fonte do laser e não fornece informações úteis – isso é chamado Rayleigh Scatter. No entanto, uma pequena quantidade de luz (normalmente 0,0000001%) é espalhada em diferentes comprimentos de onda (ou cores), que dependem da estrutura química do analito – isso é chamado Raman Scatter.

Um espectro Raman apresenta vários picos, mostrando a intensidade e a posição do comprimento de onda da luz dispersa Raman. Cada pico corresponde a uma vibração de ligação molecular específica, incluindo ligações individuais como C-C, C = C, N-O, C-H etc. e grupos de ligações como modo de respiração do anel de benzeno, vibrações da cadeia de polímeros, modos de treliça, etc.

Espectroscopia e luz

A luz interage com a matéria de diferentes maneiras, transmitindo através de alguns materiais, enquanto reflete ou dispersa outros. Tanto o material quanto a cor (comprimento de onda) da luz afetam essa interação.

Chamamos o estudo dessa luz de “espectroscopia”. Quais partes do espectro visível entram em nossos olhos determinam quais cores percebemos.

Uma substância pode parecer azul, por exemplo, se absorver as partes vermelhas do espectro de luz que caem sobre ela, apenas refletindo (ou espalhando) as partes azuis em nossos olhos.

A espectroscopia Raman analisa a luz dispersa

Se você colocar a luz azul – de apenas uma parte do espectro – no material, poderá esperar ver a luz azul refletida a partir dele ou nenhuma luz se for completamente absorvida (ou seja, um material preto).

No entanto, usando um espectrômetro Raman, você pode ver que muitas vezes uma fração muito pequena da luz dispersa tem uma cor diferente. Ele mudou de frequência porque, durante o processo de espalhamento, sua energia mudou ao interagir com vibrações moleculares. Este é o processo de dispersão Raman, nomeado após seu descobridor, o famoso físico indiano C.V. Raman.

Ele recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1930 por essa grande descoberta.

Ao estudar a vibração dos átomos, podemos descobrir a composição química e outras informações úteis sobre o material.

O efeito Raman é muito fraco; apenas cerca de 1 parte em 10 milhões da luz dispersa tem uma cor alterada. Isso é muito fraco para ser visto a olho nu, então analisamos a luz com um espectrômetro altamente sensível.

Espectrômetro portátil Raman

Fonte: www.horiba.com/www.renishaw.com/www.news-medical.net/www.wisegeek.org/www.sciencedirect.com/www.edinst.com/www.nanophoton.net