Espectroscòpia Raman

L’espectroscòpia Raman porta el nom del seu descobridor, Chandraeskhara Venkata Raman, Premi Nobel de Química el 1930. L’any 1928, Raman va descobrir l’efecte produït per un líquid transparent irradiat amb llum monocolor, observant les variacions de freqüència produïdes en els espectres de la llum dispersada de la irradiació. Es tracta d’un fenomen de dispersió de llum, més concretament de la dispersió inelàstica d’un fotó, donant lloc a una tècnica d’alta resolució que proporciona en pocs segons informació química i estructural de qualsevol compost, orgànic o inorgànic.

Quan a un material se li aplica una llum monocromàtica, el material absorbeix una part de la llum i una altra la retorna, obtenint una dispersió elàstica, o Rayleigh, i una altra inelàstica o efecte Raman. Les freqüències a les quals es dona aquesta darrera dispersió són determinades i diferents per cada molècula del material en estudi. Associades, per tant, a cada molècula en particular, aquestes freqüències permeten identificar i distingir els materials de forma específica, podent analitzar-los directament sense preparació prèvia i de forma no destructiva.

La Unitat de Nanotecnologia i Materials Avançats del Centre de Transferència de Processos i Tecnologies Integratives – CTPTI d’IQS disposa d’un equip Microscopi Raman DRX2 (Thermo Fisher) per a la caracterització de materials.  A diferència d’altres tècniques com la difracció de rajos X, la tècnica Raman permet aconseguir informació de la composició química de compostos orgànics i inorgànics en qualsevol estat de la matèria. A més, el fet de dur un microscopi acoblat permet l’obtenció d’imatges amb mapes de composició.

Aplicacions de l’espectroscòpia Raman

Les aplicacions d’aquesta tècnica analítica són molt nombroses i per a molts sectors d’activitat, sent clau en la identificació de fàrmacs i nanomaterials de carboni. Com que l’aigua no interfereix en l’espectre Raman, aquestes anàlisis es poden realitzar directament en solucions aquoses.

Podem destacar les següents aplicacions en diferents sectors industrials:

• Indústria Química. Amb l’espectroscòpia Raman es pot determinar la forma i l’estructura de polímers, permetent la identificació molecular de materials per identificar, per exemple, impureses o components d’una barreja.

Una altra aplicació en aquest sector és el control de la cristal·lització, la mida i l’orientació de les molècules en els polímers.

• Identificació de fàrmacs. Les aplicacions en aquest camp són importants en moltes etapes de disseny i de producció de productes farmacèutics, com per exemple la supervisió i control de processos de fabricació a gran escala, o per perfilar la distribució d’ingredients farmacèutics actius i excipients en diferents etapes dels cicles de formulació.

L’espectroscòpia Raman ofereix una incomparable discriminació dels materials, és capaç d’estudiar mostres líquides i sòlides i es pot combinar amb altres tècniques donat que es tracta d’una anàlisi no destructiu. En el món de la farmacologia, Raman permet determinar i analitzar la composició dels fàrmacs per tal de garantir la màxima qualitat, estabilitat i biodisponibilitat d’aquests, així com la caracterització dels medicaments.

• Recerca i desenvolupament de nanomaterials, especialment els derivats del carboni, com el grafè, els nanotubs de carboni, els ful·lerens o els compostos tipus diamant. Aquests compostos no tenen bandes característiques a l’espectre IR, però sí al Raman, sent aquesta, per tant, l’única tècnica analítica que permet identificar-los i avaluar la seva qualitat.

• En Biomedicina i Biologia, l’espectroscòpia Raman és usada en multitud de camps mèdics, donat que permet distingir entre teixits cancerosos, precancerosos i sans, a més de la sensibilitat davant dels canvis en metabolismes cel·lulars i estructures de proteïnes.

• Un altre camp d’aplicació de l’espectroscòpia Raman és la identificació de materials pictòrics en obres d’art. Permet la identificació dels materials utilitzats en les obres, com són els pigments emprats, a més de poder situar-los i datar-los en el temps.