¿Qué es la dispersión de Raman mejorada en la superficie?

La dispersión de Raman mejorada en la superficie es un fenómeno por el cual las señales de luz normalmente débiles que están asociadas con la dispersión de Raman se vuelven mucho más potentes y más fáciles de detectar. Si bien la espectroscopía Raman es un medio útil para identificar las moléculas presentes en un material o solución, está limitado por el hecho de que el efecto es muy débil, con normalmente solo uno de cada 10 8 fotones entrantes sujetos a este tipo de dispersión. La dispersión de Raman mejorada en la superficie da como resultado que este efecto se amplifique enormemente, típicamente por un factor de 10 3 a 10 6 , y en algunas circunstancias de hasta 10 ^{15 . La mejora se logra cuando las moléculas bajo investigación están en contacto con, o muy cerca de una superficie metálica que tiene rugosidad en la escala de 10-100 nanómetros (nm). La plata, el oro y el cobre dan los mejores resultados, y generalmente se emplean en forma de nanopartículas.}

Se cree que el efecto se produce cuando los plasmones son creados en la superficie del metal por la luz láser utilizada para lograr la dispersión de Raman mejorada en la superficie. Los plasmones son ondas electromagnéticas que viajan a corta distancia a través de la superficie del metal cuando la luz se estimula la nube de electrones del metal. Pequeñas irregularidades en las superficies de las nanopartículas parecen concentrar el efecto, que aumenta aún más cuando las nanopartículas se organizan en grupos. El campo electromagnético generado luego parece hacer que las moléculas en la vecindad inmediata demuestren una dispersión de Raman mucho más intensa de lo que normalmente sería el caso. También se cree que la química podría desempeñar un papel en algunos casos, pero la investigación hacia una explicación completa está en curso.

Este efecto ha llevado al desarrollo de la espectroscopía Raman mejorada de la superficie (SERS), una técnica que ha extendido en gran medida el alcance de la espectroscopía Raman, lo que permite la detección de AM extremadamente pequeñoounts de varias sustancias sin la necesidad de instrumentos costosos. Para maximizar el efecto de dispersión Raman mejorado de la superficie, el material bajo investigación se deposita en nanopartículas de metal adecuadas, a menudo en un coloid. Al igual que con la espectroscopía Raman tradicional, se usa un láser monocromático para producir la dispersión requerida. Antes de analizar la luz dispersa, la señal más intensa debido a la dispersión de Rayleigh se filtra para evitar que abrume las señales Raman.

La sensibilidad muy mejorada de la dispersión de Raman mejorada en la superficie permite que la técnica se utilice para detectar numerosos compuestos químicos en cantidades de trazas. Por lo tanto, tiene aplicaciones en ciencias forenses, monitoreo ambiental y medicina. Las nanopartículas de metal se pueden introducir en células vivas, lo que permite usar SERS para investigar la actividad bioquímica celular.