Microscopia Raman - FTIR

• Descripció

L'espectroscòpia Raman és una tècnica d'anàlisi no destructiva que proporciona informació química i estructural d'una mostra a partir de l'estudi dels seus modes vibracionals i, en menor mesura, rotacionals. És aplicable a una àmplia varietat de mostres, tant orgàniques com inorgàniques, sòlides o líquides, i en la majoria dels casos no requereix cap preparació prèvia.

Aquesta tècnica és complementària a l'espectroscòpia d'infraroig (IR), ja que els modes vibracionals inactius en Raman poden ser actius en l'infraroig i viceversa. La microscòpia Raman confocal permet obtenir imatges químiques d'alta resolució mitjançant mapes Raman (Raman mapping), que mostren la distribució espacial dels diferents compostos presents en una mostra. A més, la capacitat confocal possibilita la reconstrucció tridimensional de la distribució química mitjançant l'adquisició de mapes a diferents profunditats.

Tecnologia

El microscopi confocal Raman del SRCiT, un inVia Raman de Renishaw, està equipat amb tres xarxes de difracció de 2400, 1200 i 600 línies/mm, que permeten optimitzar la resolució espectral i el rang d'anàlisi segons els requeriments de cada aplicació. Disposa de tres làsers d'excitació de 514, 633 i 785 nm, així com de filtres NExT per a l'adquisició d'espectres en la regió de baix nombre d'ona (<100 cm⁻¹), essencial per a l'estudi de materials cristal·lins, xarxes cristal·lines i transicions de fase.

L'equip permet realitzar mesures de Raman polaritzat, controlant la polarització de la llum incident i analitzant la polarització de la llum Raman dispersada. Aquesta capacitat facilita la determinació de la simetria dels modes vibracionals, l'orientació cristal·logràfica, l'anisotropia òptica i la qualitat estructural de cristalls, pel·lícules primes i materials bidimensionals.

El sistema es completa amb un microscopi òptic confocal que permet combinar la informació morfològica i química, així com efectuar mapes Raman d'alta resolució espacial.

Pujar

• Aplicacions

• Identificació i caracterització química de compostos en àmbits com la indústria farmacèutica, la ciència de materials, la indústria del carbó, la geologia, la biologia, la química, la conservació del patrimoni i la cristal·lografia.
• Identificació de materials desconeguts i diferenciació entre materials químicament similars. Determinació de fases cristal·lines, quantificació de fases amorfes i avaluació del grau de cristal·linitat.
• Caracterització estructural dels materials, incloent la composició química, les propietats vibracionals, el gruix de capes primes, el nombre de capes en materials bidimensionals, la cristal·linitat, la presència de defectes estructurals i l'estat de tensions mecàniques (compressió o tracció).
• Anàlisi espacial mitjançant mapes Raman (Raman mapping) per determinar la distribució de les espècies químiques, la composició de fases, la mida i morfologia de partícules o dominis, i la uniformitat dels materials.
• Anàlisi quantitativa i semiquantitativa de la concentració relativa de compostos o espècies químiques, incloent la determinació de mescles i contaminants.
• Estudis in situ i operando, mitjançant l'adquisició d'espectres durant processos físics o químics. Per exemple, estudis en funció de la temperatura (des de temperatura ambient fins a 600 °C o superior, segons l'equip), reaccions químiques, processos de cristal·lització, oxidació o degradació.
• Raman polaritzat: adquisició d'espectres controlant la polarització de la llum incident i analitzant la polarització de la llum Raman dispersada. Aquesta tècnica permet determinar la simetria dels modes vibracionals, l'orientació cristal·logràfica, l'anisotropia òptica dels materials i la qualitat estructural de cristalls, pel·lícules primes i materials bidimensionals.
• Caracterització de materials bidimensionals (2D), com ara grafè, dicalcogenurs de metalls de transició o nitrur de bor, determinant el nombre de capes, la qualitat cristal·lina, els defectes, el dopatge i les tensions mecàniques.
• Anàlisi de tensions i deformacions mecàniques en dispositius semiconductors, ceràmiques, metalls, recobriments i materials compostos, mitjançant el desplaçament de les bandes Raman.
• Estudis de transicions de fase, cristal·lització, transformacions polimòrfiques i canvis estructurals induïts per temperatura, pressió o altres estímuls externs.
• Control de qualitat i anàlisi forense, incloent la identificació de contaminants, impureses, residus, pigments, fibres, microplàstics i altres evidències microscòpiques sense necessitat de preparar la mostra.
• Anàlisi no destructiva de mostres sòlides, líquides o biològiques, preservant-ne la integritat i permetent mesures repetides sobre la mateixa zona.
• Caracterització de dispositius microelectrònics i semiconductors, incloent silici, SiC, GaN i altres materials avançats, per determinar tensions, qualitat cristal·lina, uniformitat i gruix de capes.

Pujar