La spettroscopia Raman è una tecnica per studiare la funzione delle lunghezze d’onda tra radiazione e materia. Nello specifico, la scienza studia i modi a bassa frequenza come le vibrazioni e le rotazioni. Il modo principale in cui funziona il processo è la diffusione della luce monocromatica senza preservare l’energia cinetica delle particelle. Quando la luce laser interagisce con le vibrazioni delle strutture all’interno di un atomo, il risultato è una reazione all’interno della luce stessa. Ciò consente agli scienziati di raccogliere informazioni sul sistema utilizzando la spettroscopia laser Raman.
La teoria di base alla base della spettroscopia Raman è l’effetto Raman. La luce viene proiettata su una molecola con l’intento di interagire con la nuvola di elettroni, l’area intorno a uno o tra gli elettroni in un atomo. Ciò fa sì che la molecola venga eccitata da singole unità di luce, note come fotone. Il livello di energia all’interno della molecola viene aumentato o diminuito. La luce proveniente da una particolare posizione viene quindi raccolta con una lente e trasmessa a un monocromatore.
Un monocromatore è un dispositivo che trasmette otticamente una banda di luce a lunghezza d’onda stretta. A causa del fatto che le bande di luce si diffondono attraverso solidi e liquidi trasparenti, noto come diffusione di Rayleigh, le lunghezze d’onda più vicine alla luce del laser vengono disperse, mentre la luce rimanente con le informazioni vibrazionali viene raccolta da un rilevatore.
Adolf Smekal predisse l’idea della diffusione della luce attraverso l’effetto Raman nel 1923. Tuttavia, fu solo nel 1928 che Sir CV Raman scoprì le possibilità dietro la spettroscopia Raman. Le sue osservazioni riguardavano principalmente la luce solare a causa del fatto che la tecnologia laser non era prontamente disponibile all’epoca. Usando un filtro fotografico, è stato in grado di proiettare luce monocromatica osservando che la luce cambiava frequenza. Raman ricevette il Premio Nobel per la Fisica per la sua scoperta nel 1930.
Gli usi più comuni della spettroscopia Raman sono nei campi della chimica, della medicina e della fisica dello stato solido. I legami chimici delle molecole possono essere analizzati attraverso il processo, consentendo ai ricercatori di identificare più facilmente i composti sconosciuti attraverso la frequenza vibrazionale. In medicina, i laser Raman possono monitorare la miscela di gas utilizzata negli anestetici.
La fisica dello stato solido utilizza la tecnologia per misurare le eccitazioni di vari solidi. Le versioni avanzate del concetto possono essere utilizzate anche dalle forze dell’ordine per identificare i farmaci contraffatti mentre sono ancora nella confezione. Ciò si verifica quando la tecnologia è limitata nella sua sensibilità e lasciata passare essenzialmente attraverso determinati strati fino a raggiungere la molecola desiderata.