Diferencia entre revisiones de «Espectroscopia Raman»

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[[Archivo:Raman energy levels.jpg|350px400px|thumb|Diagrama de nivel de energía mostrando los estados implicados en la señal de Raman. El grososr de la línea es más o menos proporcional a la fuerza de la señal de las diferentes transiciones.]]
 
La '''espectroscopia Raman''' (llamada así por [[Chandrasekhara Raman|C.V. Raman]]) es una técnica [[espectroscopia|espectroscópica]] usada en [[química]] y [[física de la materia condensada]] para estudiar modos de baja frecuencia como los vibratorios, rotatorios, y otros.<ref name="Gardiner">{{cita libro| apellidos = Gardiner| nombre = D.J.| enlaceautor = | título = Practical Raman spectroscopy| editorial = [[Springer-Verlag]]| año = 1989| isbn = 978-0387502540}}</ref> Se basa en los fenómenos de [[dispersión inelástica]], o [[dispersión Raman]], de la luz monocromática, generalmente de un [[LASERláser]] en el rango de [[espectro visible|luz visible]], el [[Radiación infrarroja|infrarrojo]] cercano, o el rango [[radiación ultravioleta|ultravioleta]] cercano. La luz LASERláser interactúa con [[fonón|fonones]] u otras excitaciones en el sistema, provocando que la energía de los [[fotón|fotones]] del LASERláser experimenten un desplazamiento hacia arriba o hacia abajo. El desplazamiento en energía da información sobre los modos del fonón en el sistema. La [[espectroscopia infrarroja]] proporciona una información similar, pero complementaria.
 
Típicamente, una muestra es iluminada con unírayoun rayo LASERláser. La luz del punto iluminado es recogida con un [[lente]] y es enviada cona un [[monocromador]]. Debido a la [[dispersión de Rayleigh|dispersión elástica de Rayleigh]], las longitudes de onda cercanas a la línea del LASERláser son filtradas, mientras que el resto de la luz recogida es dispersada sobre un detector.
 
La [[dispersión Raman]] espontánea es típicamente muy débil, y como resultado la principal dificultad de la espectroscopia Raman está en separar la debil inelásticamente dispersada luz, de la intensa luz LASERláser dispersada de Rayleigh. Históricamente, los [[espectrómetro]]s de Raman usaban [[Red de difracción|rejillas difractoras]] [[holografía|holográficas]] y múltiples etapas de dispersión para alcanzar un alto grado de rechazo del LASERláser. En el pasado, los [[fotomultiplicador]]es era los detectores elegidos para las configuraciones de dispersores Raman, lo que resultaba en largos tiempos de adquisición. Sin embargo, la instrumentación moderna casi universalmente emplea filtros [[filtro notch|notch]] o de [[detección de borde]] para el rechazo del LASERláser y los espectrógrafos (como Czerny-Turner, echelle o basados en FT) y los detectores de [[CCD (sensor)|CCD]].
 
Hay un número de tipos avanzados de espectroscopia Raman, incluyendo la superficie realzada Raman, punta realzada Raman, Raman polarizado, Raman estimulado (análogo a la [[emisión estimulada]]), transmisión Raman, espacial compensado Raman, y la hiper-Raman.
El efecto de Raman se produce cuando la luz choca sobre una [[molécula]] e interacciona con la [[nube de electrones]] de los [[enlace químico|enlaces]] de esa molécula. El fotón incidente excita la molécula a un estado virtual. Para el [[efecto Raman]] espontáneo, la molécula es excitada del [[estado fundamental]] a un estado de energía virtual, y se relaja a un estado vibracional excitado, que genera la dispersión Raman Stokes. Si la molécula ya estaba en un estado excitado vibracionalmente, la dispersión Raman se denomina dispersión Raman anti-Stokes.
 
Para exhibir el efecto Raman, la molécula requiere con respecto a la [[vibración molecular|coordenada vibracional]], un cambio en el potencial molecular de polarización o cantidad de deformación de la nube de electrónica. En vista de que el desplazamiento Raman es igual al nivel vibratorio que está implicado, la cantidad del cambio de polarizabilidad determinará la intensidad de dispersión Raman. Por lo que el patrón de frecuencias de desplazamiento es determinado por estados vibracionales y rotacionales típicos de la muestra bajo estudio.
 
== Historia ==
 
Aunque la dispersión inelástica de la luz fue predicha por [[Adolf Smekal]] en [[1923]], no fue hasta [[1928]] cuando fue observada empíricamente. El efecto Raman fue nombrado de esta manera por sus descubridores, el científico indio Sir C. V. Raman que observó el efecto en la luz solar. ([[1928]], junto a [[K. S. Krishnan]] e independientemente por [[Grigory Landsberg]] y [[Leonid Mandelstam]]).<ref name="Gardiner" /> Raman, gana el premio Nobel de Física en [[1930]] por su descubrimiento, utilizando la luz solar, una tira angosta de filtro fotográfico para generar la luz monocromática y un filtro "cruzado" para bloquear esta luz monocromática. Encontró que aquella luz cambiaba la frecuencia al pasar a través del filtro "cruzado". Luego, la teoría sistematizada del efecto Raman fue desarrollada por el físico [[Checoslovaquia|checo]] [[George Placzek]] entre [[1930]] y [[1934]].<ref>Placzek G.: "Rayleigh Streeung und Raman Effekt", In: Hdb. der Radiologie, Vol. VI., 2, 1934, p. 209</ref> Luego, la luz del arco de mercurio fue usada como fuente principal de luz primero detectándola fotográficamente y luego espectrofotométricamente. En el presente, la fuente de luz la constituyen los láser.
 
== Espectro de Raman ==
 
El espectro de Raman es normalmente expresado en [[número de onda]]s, 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:
 
:<math>\Delta w = \left( \frac{1}{\lambda_0} - \frac{1}{\lambda_1} \right) \ , </math>
 
Donde <math>\Delta w</math> es el desplazamiento de Raman expresado en número de ondas, λ<sub>0</sub> es la longitud de onda de excitación y λ<sub>1</sub> 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<sup>−1</sup>). Pero como la longitud de onda es normalmente expresada en nanómetro (nm), la fórmula anterior puede ser reescrita para convertir explícitamente esas unidades, dando:
 
:<math>\Delta w (\text{cm}^{-1}) = \left( \frac{1}{\lambda_0 (\text{nm})} - \frac{1}{\lambda_1 (\text{nm})} \right) \times 10^7 \frac{(\text{nm})}{(\text{cm})} , </math>
 
== Referencias ==
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