Espectroscopia Raman

La espectroscopia Raman lleva el nombre de su descubridor, Chandraeskhara Venkata Raman, premio Nobel de Química en el año 1930. En el año 1928, Raman descubrió el efecto producido por un líquido transparente irradiado con luz monocolor, observando las variaciones de frecuencia producidas en los espectros de la luz dispersada de la irradiación. Se trata de un fenómeno de dispersión de luz, más concretamente de la dispersión inelástica de un fotón, dando lugar a una técnica de alta resolución que proporciona en pocos segundos información química y estructural de cualquier compuesto, orgánico o inorgánico.

Cuando a un material se le aplica una luz monocromática, el material absorbe una parte de la luz y la otra la retorna, obteniendo una dispersión elástica, o Rayleigh, y otra inelástica o efecto Raman. Las frecuencias a las cuales se da esta última dispersión son determinadas y diferentes para cada molécula del material en estudio. Asociadas, por tanto, a cada molécula en particular, estas frecuencias permiten identificar y distinguir los materiales de forma específica, pudiendo analizarlos directamente sin preparación previa y de forma no destructiva.

La Unidad de Nanotecnología y Materiales Avanzados del Centro de Transferencia de Procesos y tecnologías Integrativas – CTPTI de IQS dispone de un equipo Microscopi Raman DRX2 (Thermo Fisher) para la caracterización de materiales. A diferencia de otras técnicas como la difracción de rayos X, la técnica Raman permite obtener información de la composición química de compuestos orgánicos e inorgánicos en cualquier estado de la materia. Además, el hecho de llevar un microscopio acoplado permite la obtención de imágenes con mapas de composición.

Aplicaciones de la espectroscopia Raman

Las aplicaciones de esta técnica analítica son muy numerosas y para muchos sectores de actividad, siendo clave en la identificación de fármacos y nanomateriales de carbono.  Como el agua no interfiere en el espectro Raman, estos análisis se pueden realizar directamente en soluciones acuosas.

Podemos destacar las siguientes aplicaciones en diferentes sectores industriales:

• Industria Química. Con la espectroscopia Raman se puede determinar la forma y la estructura de polímeros, permitiendo la identificación molecular de materiales para identificar, por ejemplo, impurezas o componentes de una mezcla.

Otra aplicación en este sector es el control de cristalización, la medida y la orientación de las moléculas en los polímeros.

• Identificación de fármacos. Las aplicaciones en este campo son importantes en muchas de las etapas de diseño y de producción de productos farmacéuticos, como son la supervisión y el control de procesos de fabricación a gran escala, o perfilar la distribución de ingredientes farmacéuticos y excipientes en diferentes etapas de los ciclos de formulación.

La espectroscopia Raman ofrece una incomparable discriminación de los materiales, es capaz de estudiar muestras líquidas y sólidas y se puede combinar con otras técnicas, dado que se trata de un análisis no destructivo. En el mundo de la farmacología, Raman permite determinar y analizar la composición de los fármacos para garantizar la máxima calidad, estabilidad y biodisponibilidad de los mismos, así como la caracterización de los medicamentos.

• Investigación y desarrollo de nanomateriales, especialmente los derivados del carbono como el grafeno, los nanotubos de carbono, los fullerenos o los compuestos tipo diamante. Estos compuestos no tienen bandas características en el espectro de IR, pero sí en el Raman, siendo ésta, por tanto, la única técnica analítica que permite identificarlos y evaluar su calidad.
• En Biomedicina y Biologia, la espectroscopia Raman es utilizada en multitud de campos médicos, dado que permite distinguir entre tejidos cancerosos, precancerosos y sanos, además de la sensibilidad frente a cambios en metabolismos celulares y estructuras de proteínas.
• Otro campo de aplicación de la espectroscopia Raman es la identificación de materiales pictóricos en obras de arte. Así, permite la identificación de los materiales usados en las obras, como son los pigmentos empleados, además de poder situarlos y datarlos en el tiempo.