Resumen La Espectroscopia Raman es una técnica fotónica de alta resolución que proporciona en pocos segundos información química y estructural de casi cualquier material o compuesto orgánico y/o inorgánico permitiendo así su identificación.




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títuloResumen La Espectroscopia Raman es una técnica fotónica de alta resolución que proporciona en pocos segundos información química y estructural de casi cualquier material o compuesto orgánico y/o inorgánico permitiendo así su identificación.
fecha de publicación19.03.2017
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ESPECTROSCOPIA DE RAMAN

FACULTAD DE INGENIERÍA DE PROCESOS

Ingeniería Metalúrgica

ABADTORRES ARIZACA Ingeniería Metalúrgica abat_14_love@hotmail.com

EDGAR SALAZAR CRUCES edgar_easc@hotmail.com

PRIETO AGUIRRE ROMMEELL EMILIO

Resumen

La Espectroscopia Raman es una técnica fotónica de alta resolución que proporciona en pocos segundos información química y estructural de casi cualquier material o compuesto orgánico y/o inorgánico permitiendo así su identificación. El análisis mediante espectroscopia Raman se basa en el examen de luz dispersada por un material al indicir sobre él un haz de luz monocromático.

Se trata de una técnica de análisis que se realiza directamente sobre el material a analizar sin necesitar éste ningún tipo de preparación especial y que no pueda ocasionar ninguna alteración de la superficie sobre la que se realiza el análisis, es decir, es no-destructiva.
Palabras claves: dispersión, Raman, cuantifica, láseres, atracción, detección, espectro, infrarrojo y etc.
Abstrac
Raman Spectroscopy is a photon technique which provides high resolution in few seconds chemical and structural information of almost any material or organic compound and / or inorganic allowing identification. Analysis by Raman spectroscopy is based on the examination of light scattered by a material indicir about it a beam of monochromatic light.

This is an analysis technique that is performed directly on the material to be analyzed without needing it any special preparation and can not cause any alteration of the surface on which the analysis , ie , is non- destructive is done .


  1. Introducción:

La información molecular que proporciona estructuralmente la espectroscopia Raman es básicamente del mismo tipo que la obtenida con la espectroscopia infrarroja, las dos técnicas se complementan y proporcionan información acerca de las vibraciones moleculares, las que pueden usarse para los análisis cualitativo y cuantitativo de muestras orgánicas

Fue en los años 60 que aparecieron los primeros equipos láser (haz de luz monocromática y coherente de gran intensidad) cuando este efecto encontró aplicaciones prácticas por la principal razón de que la señal Raman se intensifica hasta en 1 millón de veces lo que dió como nacimiento a la Espectroscopia Raman.

Se sabe que los átomos y las moléculas absorben o desprenden energía solamente en paquetes discretos que son múltiplos de un valor mínimo. La diferencia de energía entre los fotones incidentes y los fotones esparcidos inelásticamente es exactamente igual a la energía de la vibración involucrada. En el caso de un elemento o de una molécula diatómica comúnmente sólo se tiene un tipo de vibración activa y por lo tanto sólo se tiene un modo de vibración que es simétrica, así también un solo pico. Una molécula cualquiera presenta varios modos de vibración que pueden ser simétricos o asimétricos con respecto a los elementos de simetría. Por lo tanto una molécula presenta varios picos pero en intensidad y posición únicos lo cual sirve para identificar los elementos como: compuestos químicos, bioquímicos, material biológico, reconocimiento de los minerales, hacer un análisis de la contaminación, reconocimiento de obras artísticas.etc.

El fenómeno del esparcimiento Raman es visto como la excitación de un sistema atómico o molecular a un estado virtual de energía menor que las transiciones electrónicas,



Fig. 01: Fotografía del cabezal óptico. Se muestra el trayecto óptico del láser hasta incidir en la muestra y el de la señal Raman hacia el monocromador

Se trata de un láser rojo de He-Ne que emite una potencia de 17 mW a 632.8 nm. La luz es guiada a través de 10 m de fibra óptica multimodo, cuyo diámetro del núcleo es de 50 μm,.
La espectroscopia Raman tiene un amplio rango de aplicaciones y permite determinar muchas sustancias, ya sean sólidos, líquidos o gases.


Fig. 2: Diagrama de bloques de un sistema de espectroscopia Raman con fibra óptica utilizado en análisis de pigmentos.



  1. APLICACIONES DE LA ESPECTROSCOPIA RAMAN




La evolución que ha sufrido la espectroscopia Raman en los últimos años ha permitido que sus campos de aplicación sean muy amplios y que se utilice, además de en análisis de diversos tipos, en muchas otras áreas de la ciencia.

  • Aplicaciones en la industria química

Permite identificar impurezas o la existencia de los diferentes componentes de las mezclas de los materiales analizados.

En la actualidad se puede garantizar la máxima calidad y estabilidad de un fármaco cuando sale al mercado, ya que la espectroscopia Raman permite caracterizarlo molecularmente antes o durante el proceso de fabricación.

  • Aplicaciones biomédicas

La espectroscopia Raman es también útil para el estudio de los huesos. Se estudia cómo cambian con la falta de algunos nutrientes e, incluso se investigan los de algunos animales. Además de los huesos, en los dientes se encuentra gran cantidad de partículas inorgánicas, que en ocasiones pueden ser síntoma de algún problema. Mediante su estudio con espectroscopia Raman se puede llegar a prevenir enfermedades dentales.


  • Aplico determinación del grado de orden-desorden estructural en sustancias poco ordenadas

Como vidrios y fusiones tanto artificiales como naturales. Se sabe que la difracción de rayos X, electrónica o neutrónica no siempre permite determinar las características estructurales de los compuestos naturales de bajo grado de cristalinidad y amorfos.


  • Caracterización de las propiedades cristalográficas en las muestras heterogéneas.

En particular, este método es muy propicio para distinguir las modificaciones polimorfas de los minerales, ya que la sensibilidad de frecuencias vibracionales y de intensidades difusas de las bandas características permite determinar los cambios débiles en la estructura cristalina incluso a la determinación de minerales lo cual facilitaría en el reconocimiento.


  • aplicación al análisis científico no invasivo de obras de arte

Esto hace los hurtos de añuedamiento de diseños graficos

  • aplicación de la espectroscopia Raman para la caracterización de pesticidas orgánicos

  • aplicación de la espectroscopia Raman para la caracterización de pesticidas orgánicos

Otras aplicaciones de interés son la identificación de drogas en autopsias, la identificación de explosivos, el análisis de piedras preciosas e, incluso, el estudio de la superficie de Marte. Etc.


  1. Fórmulas de aplicar

El espectro de Raman es normalmente expresado en número de ondas, que tiene unidades de longitud recíproca. Si queremos convertir entre longitud de onda del espectro y número de ondas de desplazamiento en el espectro Raman, podemos utilizar la siguiente fórmula:



Donde  es el desplazamiento de Raman expresado en número de ondas, λ0 es la longitud de onda de excitación y λ1 es la longitud de onda del espectro de Raman. Usualmente, las unidades elegidas para expresar el número de ondas en el espectro de Raman es el centímetro recíproco (cm−1).

Pero como la longitud de onda es normalmente expresada en nanómetro (nm), la fórmula anterior puede ser reescrita para convertir explícitamente esas unidades, dando:




  1. Equipos de espectroscopia de RAMAN

Subsistemas

Descripción

Láser

Es la fuente de luz monocromática que va a excitar el material analizado. El tipo de láser puede variar en función de la técnica utilizada, pero en general hablaremos de láseres de onda continua con longitudes de onda variables entre el ultravioleta y el infrarrojo.

Fibra óptica

Medio por el cual viaja la luz.

Cabezal óptico

Formado por un conjunto de lentes y filtros, se encarga de enfocar y concentrar la luz sobre el material a analizar y, a su vez, de recolectar la dispersión Raman.

Monocromador

Es el encargado de separar espacialmente las diferentes longitudes de onda del haz de luz recolectado por el cabezal.

CCD

Detecta las distintas longitudes de onda que salen del monocromador y las digitaliza para mandarlas al ordenador.

Equipo informático

Formado por un ordenador con un software específico y una base de datos.



Instrumentaciones:

  • Se aplica en muestras liquidas: Se coloca la muestra de capilar de vidrio

  • Muestras solidos: se coloca materiales pequeñas cavidades o se puede hacer directamente sobre el material

  • Muestreo con fibra óptica





  1. Tipos de espectroscopia de RAMAN

  • Espectroscopia de RAMAN de resonancia

  • Espectroscopia RAMAN de superficie aumentada

  • Espectroscopia RAMAN no lineal

  1. EL OBETIVO DE ESPECTROSCOPIA DE RAMAN:




  • obtencion de una conposicion quimica

  • grado de polimerizacion

  • cristalinidad de formacion

  • su estrcutura interna

  • reconocimiento de minerales (en la tierra)

  • recocimiento de obras artisticas

  • etc



  1. Pruebas:

podemos realizar unas pruebas lo que es en ingenieria metalurgica lo cual nos permitiria llegar a conocer su estrcutura molecular o cristalina de algunos minerales(esto en cuanto reconociemiento de minerales),asi poder empesar a conocer un mineral o tambien pue que pueda hacer que se pueda ver la estructura interna de material (metafisica).


  1. Resulados :

nos permitiria a tener mas detalladamnete lo que es en campo de practica por que conociendo el material podriamos emplear cuanto se pudiese estar en la molienda quizas evitar los daños de los materiales de las maquinarias

conociendo su estructura,dureza, humedad.ect mediante(ER)

tambien lo que es en el diseño de los materiales nos ayudaria mucho por medio de esto.

  1. Discusion:

Tendriamos una mayor facilidad ya que estariamos una probabilidad de ganar mas informcaion en este campo .

No tendriamos que estar preparando como se suele hacer para un laboratorio.

Apartir de las estructuras uno ya puede identificar o hacer diversas cosas, ya sea mas detalladamnete .

  1. Agradecimeinto:

Gracias a los informaciones obtenidos , pude entender lo usual que es la espectrosocopia RAMAN talves util para realizar campos de investigacion


  1. Conclusion:

  • Este trabajo pensaba que contribuye a demostrar la gran aplicabilidad que tienen los dispositivos fotónicos, desde el láser hasta la fibra óptica.

  • La espectroscopia Raman es una herramienta alterna para la detección de una gran variedad de presentes en diversas matrices como en vegetales, frutas, agua etc. Lo que en el campo de la contaminación, mineral gráfico, investigaciones estructurales, bioquímicos, obras artísticas, análisis de dosajes etílicos (sunat).etc.




  • La información molecular, estructuralmente que nos puede pueda dar en cuestión de segundos.

  • E.RAMAN.tiene a ser cualquier material u objeto a ser analizado, su método de empleo

  • Hoy en día, además, ello es más factible porque la espectroscopia Raman es mucho menos costosa que hace tan sólo una década.




Referencias


Jorge MEDINA, C. M. (2002 -2003). aplicacion de la Espectrocopia de Raman para la caracterizacion de pesticidas organicos (reserva loma bonita.CP ed.). mexico -angeles: tecnologico de aguas caliente 20256. Recuperado el noviembre-2002,

M., P. A. (2008). caracterización microbiológica del pulque y cuantificación de su contenido de etanol mediante de espectroscopia de RAMAN. Bogota -Colombia. carrera 7nº 43-82: laboratorio de biotecnica aplicada. Departamento de microbiologia.pontificie Universidad javeriana. Recuperado el 15 de diciembre de 2007

Ostroounmov, M. (s.f.). AVANCES RECIENTES DE LA ESPECTROSCOPIA RAMAN EN CIENDIAS DE LA TIERRA.

Perla FERRER, S. R.-M. (s.f.). ultima tecnologia en espectroscopia Ramancon fibra optica: aplicacion el analisis cientifico no invasivo de obras de arte. (D. B. Campus Nord, Ed.) Departamento de toria de la señal y comunicaciones (TSC),Escuela tecnica superior de ingenieria de telecomunicaciones de BArcelona. UPC.

Roberto Y. sato-Berru, C. F.-r. (s.f.). la espectroscopia de Raman molecular y su aplicacionambiental. aguas caliente , loma bonita ,aguas calientes 20200: centro de investigaciones opticas.AC.

(M., 2008)Pedroza A. M

Laboratorio de Biotecnología Aplicada. Departamento de Microbiología. Pontificia Universidad Javeriana

Bogotá. Colombia. Carrera 7 No 43-82

(Recibido: 15 de diciembre de 2007; Aceptado: 9 de febrero de 2008)


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