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Cap1: Fundamentos de Espectroscopia Raman

Capítulo 1:

FUNDAMENTOS DE ESPECTROSCOPÍA RAMAN
La Espectroscopía Raman es una técnica fotónica de alta resolución que proporciona
en pocos segundos información química y estructural de casi cualquier material o
compuesto orgánico y/o inorgánico permitiendo así su identificación. El análisis
mediante espectroscopía Raman se basa en el examen de la luzdispersada por un
material al incidir sobre él un haz de luz monocromático. Una pequeña porción de la
luz es dispersada inelásticamente experimentando ligeros cambios de frecuencia que
son característicos del material analizado e independientes de la frecuencia de la luz
incidente. Se trata de una técnica de análisis que se realiza directamente sobre el
material a analizar sin necesitar éste ningúntipo de preparación especial y que no
conlleva ninguna alteración de la superficie sobre la que se realiza el análisis, es decir,
es no-destructiva.

1.1 BREVE DESCRIPCIÓN DEL EFECTO RAMAN
El fenómeno conocido como efecto Raman fue descrito por el físico indio
Chandrasekhara Venkata Raman (figura 1.1) en el año 1928, lo que le supuso la
obtención del premio Nobel de física en 1930. Estecientífico dio nombre al fenómeno
inelástico de dispersión de la luz que permite el estudio de rotaciones y vibraciones
moleculares. Sus estudios sobre este fenómeno [24] se inspiraron en los trabajos
realizados anteriormente por Rayleigh. A diferencia de Rayleigh que afirmaba que el
color azul del mar no es más que el azul del cielo visto en reflexión, Raman realizó un
experimento sencillo mediante el quepudo demostrar que el color azul del agua
procedía de un fenómeno propio, posteriormente explicado como la dispersión de la luz
debido a su interacción con las moléculas del agua. En 1923, mientras estudiaba la
dispersión de la luz en el agua y en alcoholes purificados, uno de sus alumnos observó
un cambio de color en un rayo de luz solar al ser filtrado y atravesar el y su equipo no
fueroncapaces de eliminar este efecto y por tanto sospecharon que el fenómeno era
una propiedad característica de la sustancia. Tras realizar diversos estudios durante
los cinco años siguientes, Raman y su discípulo Krishnan, publicaron el famoso artículo
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Cap1: Fundamentos de Espectroscopia Raman

en la revista Nature en 1928, en el que describieron este nuevo tipo de radiación
secundaria [25].Figura 1.1. C.V. Raman

El análisis mediante espectroscopia Raman se basa en hacer incidir un haz de luz
monocromática de frecuencia ν0 sobre una muestra cuyas características moleculares
se desean determinar, y examinar la luz dispersada por dicha muestra. La mayor parte
de la luz dispersada presenta la misma frecuencia que la luz incidente pero una
fracción muy pequeña presenta un cambiofrecuencial, resultado de la interacción de la
luz con la materia. La luz que mantiene la misma frecuencia ν0 que la luz incidente se
conoce como dispersión Rayleigh y no aporta ninguna información sobre la
composición de la muestra analizada. La luz dispersada que presenta frecuencias
distintas a la de la radiación incidente, es la que proporciona información sobre la
composición molecular de la muestra yes la que se conoce como dispersión Raman.
Las nuevas frecuencias, +νr y -νr, son las frecuencias Raman, características de la
naturaleza química y el estado físico de la muestra e independientes de la radiación
incidente.
Las variaciones de frecuencia observadas en el fenómeno de dispersión Raman, son
equivalentes a variaciones de energía [26]. Los iones y átomos enlazados químicamente
para formarmoléculas y redes cristalinas, están sometidos a constantes movimientos
vibracionales y rotacionales; estas oscilaciones se realizan a frecuencias bien
determinadas en función de la masa de las partículas que intervienen y del comportamiento
dinámico de los enlaces existentes. A cada uno de los movimientos vibracionales y
rotacionales de la molécula le corresponderá un valor determinado de la...