Spettroscopia Raman




Il distinto signore indiano che vedete in foto ha vinto il Premio Nobel per la Fisica nel lontano 1930 per le sue ricerche riguardanti la diffusione della luce. 

Il suo nome è Venkata Raman e si deve a lui la scoperta della tecnica non distruttiva, superficiale (analizza strati spessi pochi micron, meno del diametro di un capello), basata sull’interazione radiazione-materia.

In genere un fascio di luce che incide su un campione lo attraversa senza subire modifiche o viene assorbito a seconda della lunghezza d'onda della radiazione e della natura del materiale in questione. 

Vi sono poi i fenomeni di diffusione, lo "sparpagliamento" che un fascio di onde elettromagnetiche o di particelle subisce nell'attraversare un mezzo in virtù delle interazioni con le particelle di quest'ultimo. Una piccola parte del fascio incidente viene diffusa elasticamente, ossia con la medesima frequenza: questo è l’effetto Rayleigh che, per capirci, è quello che fa apparire il cielo blu. Una percentuale minore di luce subisce una diffusione anelastica e questo è l’effetto Raman: il fascio è diffuso con una frequenza più alta o più bassa di quella originaria. 

La radiazione prodotta dalla diffusione Raman è registrata e di seguito viene elaborato un grafico di lunghezze d'onda in funzione dell'intensità. Questo spettro è associabile a un'unica molecola e costituisce una vera e propria impronta digitale.

Le applicazioni sono numerose, infatti, si va dalla caratterizzazione di pigmenti, coloranti e leganti a quella di superfici ceramiche, materiali lapidei, sostanze organiche di varia natura, per arrivare anche all'identificazione di prodotti di degrado su superfici pittoriche, vetri, ceramiche, metalli e rocce.

 

La spettroscopia Raman è una tecnica spettroscopica basata sull’effetto Raman. Per le sue caratteristiche, è considerata complementare alla spettroscopia infrarossa e rappresenta una tecnica comunemente utilizzata in analisi chimica e in studi sulla struttura dei composti chimici.

Nella spettroscopia Raman si utilizza normalmente una luce laser nel campo visibile, nel vicino infrarosso o nel vicino ultravioletto. In questo modo è possibile eccitare i livelli energetici vibro-rotazionali delle molecole.

La spettroscopia Raman è una spettroscopia di scattering dove si fa incidere sul campione la radiazione elettromagnetica monocromatica iniziale di intensità e frequenza nota e viene misurata la radiazione diffusa tramite rivelatore posto a 90º o 180º rispetto al cammino ottico lungo il campione. 

La radiazione può essere diffusa in tre modi: Stokes, anti-Stokes e Rayleigh (scattering elastico). La radiazione Stokes possiede energia minore rispetto alla radiazione originaria incidente, visto che una parte di tale energia è utilizzata per promuovere una transizione a un livello superiore. La radiazione anti-Stokes riceve invece un contributo energetico dallo stato eccitato quando passa a un livello inferiore, per cui è caratterizzata da maggiore energia. La radiazione Rayleigh risulta invece da scattering elastico e possiede la stessa energia della radiazione incidente.