Microscopia Raman - FTIR

• Descripción

La espectroscopía Raman es una técnica de análisis no destructiva que proporciona información química y estructural de una muestra a partir del estudio de sus modos vibracionales y, en menor medida, rotacionales. Es aplicable a una amplia variedad de muestras, tanto orgánicas como inorgánicas, sólidas o líquidas, y en la mayoría de los casos no requiere ninguna preparación previa.

Esta técnica es complementaria a la espectroscopía infrarroja (IR), ya que los modos vibracionales inactivos en Raman pueden ser activos en el infrarrojo y viceversa. La microscopía Raman confocal permite obtener imágenes químicas de alta resolución mediante mapas Raman (Raman mapping), que muestran la distribución espacial de los diferentes compuestos presentes en una muestra. Además, la capacidad confocal posibilita la reconstrucción tridimensional de la distribución química mediante la adquisición de mapas a diferentes profundidades.

• Tecnología

El microscopio confocal Raman del SRCiT, un inVia Raman de Renishaw, está equipado con tres redes de difracción de 2400, 1200 y 600 líneas/mm, que permiten optimizar la resolución espectral y el rango de análisis según los requisitos de cada aplicación. Dispone de tres láseres de excitación de 514, 633 y 785 nm, así como de filtros NExT para la adquisición de espectros en la región de bajo número de onda (<100 cm⁻¹), esencial para el estudio de materiales cristalinos, redes cristalinas y transiciones de fase.

El equipo permite realizar medidas de Raman polarizado, controlando la polarización de la luz incidente y analizando la polarización de la luz Raman dispersada. Esta capacidad facilita la determinación de la simetría de los modos vibracionales, la orientación cristalográfica, la anisotropía óptica y la calidad estructural de cristales, películas delgadas y materiales bidimensionales.

El sistema se completa con un microscopio óptico confocal que permite combinar la información morfológica y química, así como realizar mapas Raman de alta resolución espacial.

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• Aplicaciones

• Identificación y caracterización química de compuestos en ámbitos como la industria farmacéutica, la ciencia de materiales, la industria del carbón, la geología, la biología, la química, la conservación del patrimonio y la cristalografía.
• Identificación de materiales desconocidos y diferenciación entre materiales químicamente similares. Determinación de fases cristalinas, cuantificación de fases amorfas y evaluación del grado de cristalinidad.
• Caracterización estructural de materiales, incluyendo la composición química, las propiedades vibracionales, el espesor de capas delgadas, el número de capas en materiales bidimensionales, la cristalinidad, la presencia de defectos estructurales y el estado de tensiones mecánicas (compresión o tracción).
• Análisis espacial mediante mapas Raman (Raman mapping) para determinar la distribución de las especies químicas, la composición de fases, el tamaño y la morfología de partículas o dominios, y la uniformidad de los materiales.
• Análisis cuantitativo y semicuantitativo de la concentración relativa de compuestos o especies químicas, incluyendo la determinación de mezclas y contaminantes.
• Estudios in situ y operando mediante la adquisición de espectros durante procesos físicos o químicos. Por ejemplo, estudios en función de la temperatura (desde temperatura ambiente hasta 600 °C o superior, según el equipo), reacciones químicas, procesos de cristalización, oxidación o degradación.
• Raman polarizado: adquisición de espectros controlando la polarización de la luz incidente y analizando la polarización de la luz Raman dispersada. Esta técnica permite determinar la simetría de los modos vibracionales, la orientación cristalográfica, la anisotropía óptica de los materiales y la calidad estructural de cristales, películas delgadas y materiales bidimensionales.
• Caracterización de materiales bidimensionales (2D), como grafeno, dicalcogenuros de metales de transición o nitruro de boro, determinando el número de capas, la calidad cristalina, los defectos, el dopaje y las tensiones mecánicas.
• Análisis de tensiones y deformaciones mecánicas en dispositivos semiconductores, cerámicas, metales, recubrimientos y materiales compuestos mediante el desplazamiento de las bandas Raman.
• Estudios de transiciones de fase, cristalización, transformaciones polimórficas y cambios estructurales inducidos por temperatura, presión u otros estímulos externos.
• Control de calidad y análisis forense, incluyendo la identificación de contaminantes, impurezas, residuos, pigmentos, fibras, microplásticos y otras evidencias microscópicas sin necesidad de preparar la muestra.
• Análisis no destructivo de muestras sólidas, líquidas o biológicas, preservando su integridad y permitiendo realizar medidas repetidas sobre la misma zona.
• Caracterización de dispositivos microelectrónicos y semiconductores, incluyendo silicio, SiC, GaN y otros materiales avanzados, para determinar tensiones, calidad cristalina, uniformidad y espesor de capas.

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