ESPECTROSCOPIA RAMAN ABAD TORRES ARIZACA Espectroscopia Raman 1

ESPECTROSCOPIA RAMAN. ABAD TORRES ARIZACA

Espectroscopia Raman 1. Introducción. 2. Fundamentos teóricos de la técnica. 3. Instrumentación. 4. Otros tipos de espectroscopia Raman. 5. Aplicaciones de la espectroscopia Raman. 6. Aplicación de la técnica al análisis de pigmentos. 7. Conclusión.

Introducción. Descripción del efecto Raman. Por Chandrasekhara Venkata Raman. Un alumno de un físico indio observó un cambio de color en un rayo Raman obtiene el Nobel en física por su trabajo en el efecto Raman y su equipo no podía eliminar este efecto. Sospecharon que esto se debía aen una propiedad de la ysustancia. Publicación Nature de Raman Krishnan sobre radiación secundaria. 1920 1923 1928 Fotografía de Chandrasekhara Venkata Raman. 1930

Introducción. No es necesaria preparación de la muestra. Espectroscopia Raman Proporciona información química y estructural de cualquier material. Se basa en el análisis de la luz dispersada por el material. Es una técnica no destructiva.

Espectroscopia Raman Introducción. Fundamentos teóricos de la técnica. Instrumentación. Otros tipos de espectroscopia Raman. Aplicaciones de la espectroscopia Raman. Aplicación de la técnica al análisis de pigmentos. Conclusión.

Fundamento teórico de la técnica. Espectro Raman de CCl 4 excitado con un láser de argón de longitud de onda 488 nm. Tres tipos de radiación emitida. Dispersión Stokes, anti-Stokes y Rayleigh. La dispersión Rayleigh es significativamente más intensa. Modelos de desplazamiento idénticos a ambos lados. Líneas Stokes más intensas que anti-Stokes. Se usa la parte Stokes del espectro.

Fundamento teórico de la técnica. DISPERSIÓN RAMAN VS DISPERSIÓN RAYLEIGH. Tanto la dispersión Stokes como la anti-Stokes difieren con la dispersión Rayleigh en ±ΔE.

Fundamento teórico de la técnica. INTENSIDAD DE LOS PICOS RAMAN NORMALES La intensidad de los picos Raman depende de • Polarizabilidad de la molécula. • Intensidad de la fuente. • Concentración del grupo activo. RELACIÓN DE DESPOLARIZACIÓN RAMAN. Las medidas Raman proporcionan, además de la información relacionada con la frecuencia y la intensidad, una variable adicional que a veces es útil en la determinación de estructuras moleculares, y que se denomina relación de despolarización.

Espectroscopia Raman Introducción. Fundamentos teóricos de la técnica. Instrumentación. Otros tipos de espectroscopia Raman. Aplicaciones de la espectroscopia Raman. Aplicación de la técnica al análisis de pigmentos. Conclusión.

Instrumentación. Fuente Láser TRES PARTES Espectrómetro adecuado Sistema de iluminación de la muestra

Instrumentación. Sistema de iluminación Fuente Láser de muestra Tipo de fuente Long. de onda (nm) Ión argón 488. 0 o 514. 5 Ión criptón 530. 9 o 647. 1 Helio/Neón 632. 8 Láser de diodos 782 o 830 Nd/YAG 1064

• Muestras líquidas. Se coloca la muestra en un capilar de vidrio. • Muestras sólidas. Se coloca el material finamente pulverizado en una pequeña cavidad o se puede hacer directamente sobre el material. • Muestreo con fibra óptica.

Espectrómetro TRANSFORMADA DE FOURIER.

DETECTOR DE ACOPLAMIENTO DE CARGA (CCD).

Espectroscopia Raman Introducción. Fundamentos teóricos de la técnica. Instrumentación. Otros tipos de espectroscopia Raman. Aplicaciones de la espectroscopia Raman. Aplicación de la técnica al análisis de pigmentos. Conclusión.

Otros tipos de espectroscopía Raman. Espectroscopia Raman de Resonancia Espectroscopia Raman de superficie aumentada Espectroscopia Raman no lineal

Espectroscopia Raman Introducción. Fundamentos teóricos de la técnica. Instrumentación. Otros tipos de espectroscopia Raman. Aplicaciones de la espectroscopia Raman. Aplicación de la técnica al análisis de pigmentos. Conclusión.

Aplicaciones espectroscopia Raman. POLÍMEROS Y EMULSIONES COLOR ARTE Y ARQUEOLOGÍA ELECTRÓNICAS BIOLÓGICAS Y FARMACÉUTICAS FORENSES

Polímeros y emulsiones. Objetivo Además Composición química Con espectroscopía Raman Grado de polimerización Cristalinidad polimérica

Color Raman Muy sensible Cromóforos Moléculas causantes del color como: - La clorofila - El licopeno - Los β-carotenos. . .

Resonancia: Aumento de la sensibilidad de 10 4 SERS: Aumento de la sensibilidad de 10 6 Sensibilidad de Espectroscopía Raman SERRS: Aumento de la sensibilidad de 10 10

Tinta de pluma Pintalabios

Arte y arqueología IDENTIFICACIÓN DE PIGMENTOS ANTERIORES A LA PINTURA TÉCNICA NO DESTRUCTIVA

Arte y arqueología El conocimiento de los pigmentos Ayudar a una restauración de mínimos daños Evitar falsificaciones

Aplicaciones electrónicas Permite un estudio estructural y una monitorización industrial Propiedades térmicas Propiedades mecánicas

Aplicaciones biológicas y farmacéuticas A NIVEL BIOLÓGICO Análisis in situ de cultivos acuosos El agua no interfiere en Raman Control de calidad rápido e inocuo INDUSTRIA FARMACÉUTICA

Aplicaciones biológicas y farmacéuticas Es posible analizar ciertas sustancias en su mismo recipiente Ciertas diferencias por motivos de pureza

Aplicaciones forenses SIN DESTRUCCIÓN DE LAS PRUEBAS ANÁLISIS REMOTOS

Espectroscopia Raman Introducción. Fundamentos teóricos de la técnica. Instrumentación. Otros tipos de espectroscopia Raman. Aplicaciones de la espectroscopia Raman. Aplicación de la técnica al análisis de pigmentos. Conclusión.

Aplicación del Raman al análisis de pigmentos. ¿Para qué analizar pigmentos? Para datar y catalogar materiales pictóricos. ¿Por qué Raman? Porque es una técnica no destructiva Porque no presenta ambigüedad en los resultados

Información obtenida del espectro Raman Identificación del pigmento analizado. Estudios cualitativos. Información de la estructura y cristalización del pigmento analizado.

Problemas El ruido. La fluorescencia. Errores de calibración. Mezcla de pigmentos.

El Ruido. El ruido más importante es el provocado por la fluorescencia

La fluorescencia. MUCHA FLUORESCENCIA Provocada por AGLUTINANTES Y BARNICES Técnicas de reducción de fluorescencia Técnicas Invasivas Técnicas No invasivas

Reducción de fluorescencia Técnica invasiva. Técnica NO invasiva. Promediado de espectros Limpieza química Cambio de la fuente de excitación

Errores de calibración. Si no calibramos Información dada no identifica el material Espectro patrón de diamante Correcto calibrado Utilizan espectros Raman característicos

Mezcla de pigmentos Tamaño de los pigmentos Color de los pigmentos Cualitativamente Cuantitativamente Eclipsamiento Reflectancia Pigmento de pequeño tamaño Pigmento de gran tamaño

Base de datos de pigmentos. Espectro Raman Rutilo (Ti. O 2) Otra información: • Características (Composición, precio, toxicidad, propiedades) Espectro de Reflectancia del rutilo • Datos históricos (Fechas de introducción, periodo de utilización, retirada del mercado.

Espectroscopia Raman Introducción. Fundamentos teóricos de la técnica. Instrumentación. Otros tipos de espectroscopia Raman. Aplicaciones de la espectroscopia Raman. Aplicación de la técnica al análisis de pigmentos. Conclusión.

Conclusiones de Raman Ventajas. • Todo tipo de estados de agregación (sólido, líquido y gas) • No necesita preparación de la muestra. • Técnica no destructiva. • La obtención del espectro Raman es rápida. • Se pueden utilizar recipientes de vidrio. • Cables de fibra óptica para el muestreo. Inconvenientes. • No puede aplicarse a metales ni aleaciones. • El efecto Raman es muy débil. • Interferencia con los materiales que muestran fluorescencia.

Bibliografía Introducción a la ciencia de los materiales. J. M. Albella; A. M. Cintas; T. Miranda; J. M. Serratosa. Consejo superior de investigaciones científicas (CSIC). Madrid, 1993. Principios de análisis instrumental. Douglas A. Skoog; F. James Holler; Timothy A. Nieman. Mc Graw-Hill/Interamericana, 2001. Modern Raman Spectroscopy-A practical approach. Ewen Smith; Geoffrey Dent. Ed. Willey, 2005. Análisis instrumental. Rubinson, Kenneth A. Ed. Pretince Hall, 2001. Química analítica contemporanea. Rubinson Judith F. ; Rubinson Kenneth A. Ed Pearson educación, primera edición, 2000. Analytical Chemistry. R. Kellner, J. -M. Mermet, M. Otto, M. Valcárcel, H. M. Widmer. Ed. Wiley-vdh, second edition, 2004. Revista Iberoamericana de polímeros. Pastor, Jawhari y Merino. Volumen 4(3), septiembre 2003. Caracterización de polímeros. Referencias web. http: //www. msm. cam. ac. uk/doitpoms/tlplib/raman/index. php The internet journal of vibrational spectroscopy (www. ijvs. com) http: //geiic. com/files/2 congreso. GE/Caracterizacion_de_pigmentos_con_Raman. pdf http: //hdl. handle. net/2099. 1/7323