PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
PLAN DE TRABAJO
(Inscripción)
Eliana Marisol Surco Quispe, Universidad Nacional de San Agustín, elisurq@gmail.com
Josue Alexander Torres Cornejo, Universidad Nacional de San Agustín, jalex_97@hotmail.com
1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO:
1.1 Título de Proyecto
A qué se debe la falta de técnicos de espectroscopia Raman
1.2 Planteamiento del Problema
Se evaluó el estudio de la espectroscopia Raman ya que 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, esto nos da un sin fin de aplicaciones en varios ámbitos, científicos, artísticos y hasta médicos. El análisis mediante espectroscopía Raman se basa en el examen de la luz dispersada por un material al incidir sobre él un haz de luz monocromático. Una pequeña porción de la luz es dispersada inelásticamente experimentando ligeros cambios de frecuencia que son característicos del material analizado e independiente de la frecuencia de la luz incidente. 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 conlleva ninguna alteración de la superficie sobre la que se realiza el análisis, es decir, es no-destructiva. Ahora debemos investigar por que no existe técnicos en esta especialidad que como ya expusimos, tiene muchos beneficios al no deteriorar y necesitar poca cantidad de muestra para lograr su análisis, puede haber muchos factores que imposibiliten su realización, la falta de especialidad en las universidades, falta de materiales o de recursos, falta de apoyo, etc pueden ser factores que influyan en la falta de técnicos en esta especialidad que en este proyecto vamos a investigar.
1.3 Objetivos Generales (de la Investigación)
Dar a conocer y explicar cómo es el proceso de la espectroscopia Raman y por qué no hay técnicos en esta especialidad
Objetivos Específicos
Investigar de diferentes fuentes definiciones y procesos.
Analizar el proceso de espectroscopia Raman.
Evaluar las causas de falta de técnicos en espectropia Raman.
Comunicar como se da el proceso de la espectropia Raman.
Evaluar los beneficios de la espectropia Raman.
1.4 Importancia del Proyecto (Justificación del trabajo)
A menudo encontramos varias aplicaciones para la espectroscopia Raman, en el ámbito de las farmacología que encontramos que aparecen nuevos medicamentos, y deber controlar su calidad y su composición, también sobre el estudio de las obras de arte, acá en Arequipa, saber cómo es su composición, como fueron elaboradas, con que materiales, para su posterior cuidado, poder controlar la calidad de diferentes productos, tanto de uso doméstico como industriales, por ello analizamos la falta de técnicos en espectroscopia Raman para poder operar estos equipos y desarrollar estas aplicaciones que se le pueden dar a estas tecnologías. Nosotros como futuros ingenieros, buscamos como poder mejorar la calidad de vida de las personas y usar tecnologías con las cuales poder lograrlo, y con esto dar soluciones a problemas que tenemos en nuestra sociedad, de control de calidad en varios sectores, control de productos, aduanas o productos peligrosos, etc.
Es así q se necesita técnicos especializados en esta rama para poder realizar dichos análisis y mejorar la calidad de vida de las personas, por consiguiente se debe implementar mas laboratorios de espectroscopia Raman en el Perú y por ende en la ciudad de Arequipa, principalmente en los laboratorios de la unas proporcionando así este servicio con técnicos capacitados dotados de los conocimientos necesarios para aplicar dicha herramienta de manera correcta,
Hipótesis (Formulación de la Hipótesis)
La falta de materiales, maquinaria necesaria y programas de estudio sobre espectroscopia Raman en las universidades genera el poco interés sobre esta especialidad, y esto provoca la falta de técnicos en espectroscopia Ramman, en la ciudad de Arequipa.
El hecho de que los estudiantes solo quieran estudiar una carrera universitaria y dejar de lado una carrera técnica también genera la falta de técnicos en el Perú.
La falta de centros que proporcionen o capaciten y asi den certificados a nombre de la nación “técnicos en espectroscopia Raman” genera la falta de dichos técnicos
1.5 Antecedentes (Trabajos anteriores)
ESPECTROMETRO RAMAN PORTATIL PARA ESTIMACION DE MADUREZ FENOLICA EN UVA VINIFERA.
En este trabajo se estudia el uso de un espectrómetro Raman portátil para estimar no destructivamente los parámetros de madurez fenólica en uva vinifera. Previo a la calibración, un estudio de los espectros de las muestras permitió identificar sus características, destacando una fuerte componente de fluorescencia y un fenómeno dinámico en la intensidad de los espectros. Se dicen o un experimento para obtener los espectros minimizando fuentes de error: interferencia de luz externa y posición de la muestra. Se calibro el instrumento para la medición de antocianas, polifenoles y taninos. En la generación de modelos se uso la técnica PLS y se evaluó en términos de los índices RMSEv y R2v, obteniéndose valores que validan la técnica para antocianas totales, indicador de color. Para polifenoles y taninos el resultado fue inferior.
Se analizo la procedencia de la información contenida en el espectro que correlaciona con el analito, obteniéndose evidencia que sugiere que la información proviene del efecto
Raman, pero no se descarta que también haya un aporte o perturbación de la fluorescencia debido a eliminación incompleta de este fenómeno.
El resultado más importante es que se demostro que el instrumento puede ser utilizado para estimar concentración de antocianas en la piel de la uva.
Sin embargo, también se identificaron las limitaciones del instrumento, como son el largo tiempo de muestreo, la falta de estabilidad de los espectros y poca uniformidad de las muestras. Se presenta un análisis de cada uno de estos factores y como estos pueden perjudicar la precisión de las mediciones.
Finalmente se proponen acciones que deberían ser consideradas en futuras investigaciones.
CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS CARBONOSOS POR ESPECTROSCOPIA RAMAN
A espectroscopia Raman é uma técnica amplamente utiliza-da para a caracterização de materiais carbonosos, identifi-cando os tipos de ligações e fornecendo informações so-bre o grau de desordem da rede cristalina. Neste trabalho, estudou-se o comportamento do espectro de materiais car-bonosos com estrutura cristalina, tipo diamante e tipo grafi-te e carbonos amorfos, utilizando três comprimentos de on-da do laser: 514.5, 785 e 1064nm. Uma maior eficiência de espalhamento Raman foi verificada para carbonos com de-sordem estrutural para comprimentos de onda no infraver-melho.
ESPECTROSCOPIA RAMAN: HERRAMIENTA RÁPIDA Y NO INVASIVA PARA
DETERMINAR CAROTENOIDES EN INFLORESCENCIAS
La determinación de carotenoides en Tagetes erecta L. es fundamental en la investigación de esta planta con fines industriales, con la finalidad de obtener variedades con alto contenido de carotenoides en la inflorescencia de esta especie, pero el análisis químico clásico no es rápido y sí costoso. Utilizando inflorescencias de cuatro variedades de T. erecta L.: blanco, crema, amarillo y anaranjado, se aplicaron los métodos de espectroscopía RAMAN a lígulas frescas (LF) y a harina de lígulas (HL), y de análisis químico para determinar concentración de xantofilas totales a lígulas secas. Con el primer método se registraron 4.93082, 8.78653, 17.9756, 53.40643 (LF) y 42.84, 53.52, 219 y 467.65 (HL) de intensidad adimensional en la banda de 1524 Cm de RAMAN. Con el segundo método los registros de concentración de xantofilas totales en HL fueron 0.40678, 1.03446, 3.46356 y 8.15977 g kg---1. El orden de los valores corresponde a los colores blanco, crema, amarillo y anaranjado, relación verificada mediante modelos exponenciales. Relacionando los valores de RAMAN y de xantofilas totales en muestras de harinas mediante modelos exponenciales se encontró correlación lineal (R=0.97) entre resultados de ambos métodos de determinación cuantitativa de carotenoides, lo cual favorece el empleo de la técnica RAMAN por su rapidez y bajo costo.
1.6 Marco teórico conceptual:
CONCEPTO DE LA ESPECTROSCOPIA Y ESPECTROSCOPIA RAMAN
La espectroscopia raman es una tecnica fotonica de alta resolucion que proporciona en pocos segundos informacion quimica y estrucyural y quimica de casi cualquier compuesto organico y/o inorganicopermitiendo asi identificar los compuestos que este tiene en su interior. Este analisis se realizia cuando un rayo de luz monocromatico incide sobre el material y una parte de este rayo de luz es dispersado, generando asi el estuio de la frrecuencia de dicho haz de luz para identificar que compuestos posee. Como bien se sabe este no es un analisis destructivo ya que no modifica la estructura del material a anlizar lo que nos ayuda a estudiar casi toos los materiales que deseemos sin asi dañarlos.
HISTORIA
Aunque la dispersión inelástica de la luz la predijo Smekal en 1923, no fue hasta 1928 cuando se observó en la práctica. El efecto Raman fue nombrado después de que uno de sus descubridores, el científico indio Sir CV Raman, observara el efecto por medio de la luz del sol (en 1928, junto con KS Krishnan e independientemente de Grigory Landsberg y Leonid Mandelstam). Raman ganó el Premio Nobel de Física en 1930 por este descubrimiento, realizado utilizando la luz del sol, un filtro fotográfico de banda estrecha para crear luz monocromática y un filtro "cruzado" para bloquear esta luz monocromática.
Posteriormente, el arco de mercurio se convirtió en la principal fuente de luz, primero con detección fotográfica y, a continuación, con detección espectrofotométrica. En la actualidad, se utilizan láseres como fuentes de luz
Figura 1: Sir Chandrasejara Venkata Raman (Gemmoraman, 2015)
POSIBILIDADES DEL MÉTODO
Una de las ventajas de la espectroscopía láser consiste en su alta resolución espacial , es decir su posibilidad de analizar áreas muy pequeñas (hasta unos micrones) de la muestra. Esta característica del metodo le dió también el nombre de microsonda Raman.
Respecto a la microsonda electrónica este método tiene la ventaja de poder analizar áreas que no salen a la superficie de la muestra, como inclusiones de minerales. Igualmente, se analiza en la actualidad el contenido químico de las fases líquidas, sólidas y de vapor dentro de las inclusiones fluidas, aportando una enorme cantidad de datos adicionales al estudio microtermométrico de las últimas.
Por otra parte, este método es rápido y no causa la destrucción de la muestra, lo que favorece la utilización cada vez más amplia de la espectroscopía Raman en gemología.
A continuación se presentan algunos ejemplos de espectros Raman obtenidos para fases distintas (sólidas, vapor) del relleno de las inclusiones fluidas.
Figura 1: Espectros Raman de las fases sólidas en inclusiones en halita: Gl - glauberita, Y - yeso, An - anhidrita.
(Dubessy et al., 1983)
Figura 2: Espectros Raman de H2S sólido (a) y CO2 sólido (b) grabados en inclusiones fluidas a temperatura -180 °C.
(Dubessy et al., 1989)
Figura 3: Espectros Raman de gases O2 y H2 registrados en la fase de vapor de la inclusión fluida.
(Dubessy et al., 1989)
APLICACIÓN
La espectrometría Raman se utiliza comúnmente en química, ya que la información vibracional es muy específica para los enlaces químicos de las moléculas. Por lo tanto, proporciona una huella dactilar de la molécula que puede ser identificada. La región de huella digital de las moléculas orgánicas está en el rango de 500-2000 cm -1. Otra forma de uso de la técnica es el estudio de cambios en las uniones químicas, por ejemplo cuando un sustrato se añade a una enzima.
Los analizadores de gases Raman tienen muchas aplicaciones prácticas. Por ejemplo, se usan en medicina para el seguimiento en tiempo real de las mezclas de gases respiratorios y la anestesia durante la cirugía.
En física del estado sólido, la espectrometría Raman espontánea se utiliza para, entre otras cosas, caracterizar los materiales, medir la temperatura, y encontrar la orientación cristalográfica de una muestra.
Al igual que ocurre con moléculas individuales, un material sólido tiene modos de fonón característicos que pueden ayudar a identificarlo. Además, la espectrometría Raman se puede utilizar para observar otras excitaciones de baja frecuencia en los sólidos, como plasmones, magnones, y excitaciones de brecha en superconductores.
La señal Raman espontánea proporciona información sobre la población de un modo fonón determinado en el rango entre la intensidad Stokes (desplazada hacia abajo) y anti-Stokes (desplazada hacia arriba).
La dispersión Raman mediante un cristal anisotrópico da información sobre la orientación del cristal. La polarización de la luz de dispersión Raman en relación con el cristal, y la polarización de la luz láser, pueden utilizarse para conocer la orientación del cristal, siempre que la estructura cristalina sea conocida.
(Perez)
Es por tanto claro que la Espectroscopia Raman es una de las tecnicas analiticas mas potentes de las existentes en la actualidad y sin lugar a dudas la que mas se adapta a las exigencias del analisis de obras de arte. Sin embargo hay que destacar que la investigacion cientifica debidoa que esta basada en las vibraciones moleculares y estas tienen lugar en cualquier cuerpo. Algunos de sus campos de aplicación son los siquientes:
Industria Petroquimica: Resuelve problemas de control de calidad e polimeros tambien problemas de desactivacion de catalizadores o su contaminacion.
Aplicaciones Biomedicas: Estudio de proteinas y estructuras polipepticas en su estado fisiologico natural.
Industria Alimentaria: Usada para determinar la presencia de macro-componentes.
Medio Ambiente: Usada para analizar compuestos organicos o inorganicos, y determinar su contaminacion. (Garcia Bucio, 2013)
INSTRUMENTOS EN UN LABORATORIO DE ESPECTROCOPIA RAMAN
Ya en los ultimos años, la inclusion de la fibre optica como colector de luz ofrece multiples ventajas al analisis mediante espectroscopia Raman: aisla la luz de campos electromagneticos esternos con lo que se produce un aumento de la calidad espectral, permite una mayor flexibilidad en el entorno de trabajo al poder prescindir de toda la optica anteriormente utilizada para el guiado de la luz, esto se traduce en un abaratamiento de los costes, y lo mas importante en la aplicaicon al analisis de obras de arte, permite independizar el entorno de laboratorio del lugar donde se encuentra la obra a analizar, lo cual es basico ya que las obras de arte no siempre pueden ser trasladad para realizar un analisis
Figura 4: Esquema de un laboratorio Raman (Raman, 2015)
El equipo utilizado consta de dos fuentes de luz monocromática intercambiables conectadas a un fibra óptica de excitación que guía la luz hasta el cabezal óptico, y este la focaliza sobre la muestra, La luz dispersada por la muestra se recoge a través del mismo cabezal óptico y mediante y espectralmente. El CCD transforma los fotones de la luz dispersada en señal eléctrica digital y espectro es remitido al ordenador.
El control de todos los elementos se realiza desde el PC. Tanto el CCD, como el monocromador, las unidades de potencia de estos elementos, la refrigeración y toda la electrónica necesaria, están integrados en un rack transportable, esta característica junto con la incorporación de la fibra óptica para el guiado de la luz, dotan al equipo de facilidad de manejo, movilidad y gran inmunidad a golpes y campos externos, permitiendo asi el análisis de obras de arte.
En los últimos años se a incorporado al equipo un laser infrarrojo cuya longitud de onda de trabajo es 784.8 nm, como lo se conoce como infrarrojo cerca en el espectro electromagnético, con filtros nnotch en interferencial necesario para su correcto funcionamiento. La potencia que proporciona esta fuente se puede variar mediante un control de inyección al laser teniendo en cuenta que la fuente garantiza una potencia máxima de 100mw.la incorporación de este laser esta motivada por uno de los principales problemas que se presentan en el análisis con espectroscopia Raman, la fluorescencia. Este fenómeno que se puede llegar a enmascarar por completo las bandas raman, se exita menos en el IR que en el visible, y por lo tanto, el análisis que presentan compuestos con elevada fluorescencia. (Santoro & Domingo, 2007)
1.7 Metodología
Nivel y tipo de Investigación
NIVEL: Aplicada
TIPO: Investigación explicativa
Diseño de la investigación
Se inició con el análisis y descripción de método de espectroscopia Raman, y se procede a investigar si existen módulos de estudio o proyectos de desarrollo de técnicos en esta especialidad para poder dar respuesta a nuestra hipótesis.
Técnicas e instrumentos de recolección de datos.
Se utilizara los silabus de la casa de estudio, asi como de informes de programas de estudio y análisis de artículos y libros donde se pueda examinar los procesos de espectroscopia Raman.
Procedimiento de recolección de datos.
Investigación de datos acerca de espectroscopia Raman usados localmente
Procesamiento y análisis de datos.
Se usan cuadros estadísticos, análisis para poder llegar a conclusiones después de investigar las causas y explicar y exponer el proceso de espectroscopia Raman.
Referencias Bibliográficas
Gallegos Gutierrez, A. (setiembre de 2009). Instrumento portatil para medicion de compuestos fenolicos en vino tinyo usando espectroscopia Raman . Santiago, Chile.
Garcia Bucio, M. (2013). Desarrollo y aplicaion de la espectroscopia Raman amplificada en superficie para estudio no destructivo de pintura novohispana. D.F., Mexico.
Olsen, E. (1990). Metodos opticos de analisis. Barcelona: Reverté S.A.
Pasto, D. (2003). Determinacion de estructuras organicas. Barcelona: Reverté S.A.
Santoro, G., & Domingo, C. (2007). Espectroscopia Raman de nanotubos de carbono. Madrid: Sociedad Española de Optica.
Valderrama, J. (1999). Informacion Tecnologica. Centro de Informacion Tecnologica, 63.
Planteamientos del desarrollo:
En este proyecto se planteó la pregunta del porque la no existencia de técnicos en espectroscopia Raman entonces, los integrantes de este grupo realizaron una investigar para tener una posible respuesta a esta interrogante, después de la recopilación de datos y de un compartir ideas llegamos a la conclusión de esto se debe a la falta de maquinaria y el poco interés de los estudiantes a las carreras técnicas como ya propusimos en la hipótesis.
Análisis e Interpretación
2. CRONOGRAMA DEL PROYECTO
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ETAPAS
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INICIO
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FINAL
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Elaboración
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Planteamiento del tema
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Búsqueda de información
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Organización
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Recopilación de ideas
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Ordenar la información
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Ejecución
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Conceptualización de ideas
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Aplicación de reglas
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Reajuste
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Corrección de errores
|
Modificación de información
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Informe Final
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Presentación
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Sustentación
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3. PRESUPUESTO Y FINANCIACIÓN
3.1 Recursos
3.1.1 Humanos
NOMBRE
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LABOR
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Eliana Marisol Surco Quispe
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Investigadora
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Josue Alexander Torres Cornejo
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Investigador
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Giovanni Poma Huachani
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Investigador
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Arequipa, 2015 junio 23
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Firma Responsable |
