Espectroscopia Raman para análisis forenses

Espectroscòpia Raman en anàlisis forenses
Introducció a l’espectroscòpia Raman
L'espectroscòpia Raman (anomenada així després de Chandrasekhara Raman) és una tècnica espectroscòpica emprada en química i física de la matèria condensada per estudiar modes de baixa freqüència com els vibratoris, rotatoris i d'altres. Aquesta tècnica confia en la dispersió inelàstica, o dispersió Raman, de llummonocromàtica, generalment d'un làser en el rang de llum visible, l'infraroig proper, o el rang ultraviolat proper. La llum làser interacciona amb fotons o d'altres excitacions en el sistema, resultant en l'energia dels fotons del làser desplaçant-los cap amunt o cap a baix. El desplaçament en energia dóna informació sobre els modes del fotó en el sistema. L'espectroscòpia infraroja rendeix unainformació similar, però complementària.

Fig1. Diagrama energètic en el que les línies horitzontals representen diferents estats vibracionals i en els que es mostren les transicions entre estats energètics per diferents interaccions llum-matèria.
Típicament, una mostra és il·luminada amb un raig làser. La llum del punt il·luminat és recollida amb una lent i és enviada amb un monocromador. Degut ala difusió de Rayleigh, les longituds d'ona properes a la línia del làser són filtrades, mentre que la resta de la llum recollida és dispersada sobre un detector.
La dispersió Raman espontània és típicament molt feble, i com a resultat la principal dificultat de l'espectroscòpia Raman està en separar la feble inelàsticament dispersada llum, de la intensa llum làser dispersada de Rayleigh.Històricament els espectròmetres de Raman empraven reixes difractores hologràfiques i múltiples etapes de difusió per atènyer un alt grau de rebuig del làser. En el passat els fotomultiplicadors eren els detectors escollits per les configuracions de dispersors Raman, el que resultava en llargs temps d'adquisició. Tanmateix, la instrumentació moderna gairebé universalment utilitza filtres notch o dedetecció de bord per al rebuig del làser i els espectrògrafs (com Czerny-Turner, echelle o basats en FT) i els detectors de CCD.
L’espectroscòpia Raman és una tècnica que es realitza directament sobre el material a analitzar, i que té avantatges sobre altres tècniques de caracterització de compostos que no requereixen cap tipus de preparació i que no comporta cap alteració de la superfície del materialon es realitza l’anàlisi. Amb aquesta tècnica es pot analitzar tant mostres orgàniques com inorgàniques sense destruir la mostra i sense cap preparació especial, i a més es poden analitzar mostres tant en estat gasos, líquid o sòlid.

Aplicacions d’espectroscòpia Raman en ciències forenses
· Identificació no destructiva i in-situ de narcòtics i drogues controlades
Durant els últims anys,l’espectroscòpia Raman ha estat reconeguda com una eina analítica eficient i potent en el camp de les ciències forenses. Hi ha unes quantes raons d’aquesta evolució tant ràpida: no hi ha una tècnica, la qual no faci contacte ni destrueixi la mostra i que no requereixi una prèvia preparació. En molts casos, aquesta és la raó per la qual es permet la conservació de petits rastres de proves per a anàlisisposteriors de la mateixa espècie per els resultats de confirmació. També és important afegir, la mínima quantitat de mostra necessària per a l’anàlisi. L’efecte Raman és altament sensible per diferenciar la composició química i l’estructura cristal·logràfica de les mostres. Aquestes característiques són molt útils per a l’investigació de drogues il·legals, ja que permet la detecció de petitesdiferències i per tant comporta una informació valuosa sobre l’origen del mètode de síntesis de la droga. Per exemple, aquí es podrà veure un espectre de l’estudi científic de la cocaïna i els seus derivats.
La base lliure de cocaïna (Crack) és sintetitzada a partir de la cocaïna HCl amb amoníac o bicarbonat de sodi i aigua. Aquesta mescla s’escalfa per eliminar l’HCl. A la figura 2 es mostra...