La dispersión Raman mejorada en superficie, también conocida como espectroscopia o SERS, es un tipo de análisis que permite detectar la presencia de contaminantes, en una concentración de una parte por millón. Funciona especialmente a la hora de detectar diferentes tipos de materia presentes en el agua y en algunos líquidos.
Algunos científicos de materiales han desarrollado un tipo de sustrato reutilizable, que podría aumentar la sensibilidad de este método de análisis. En este artículo, vamos a comentar cómo se ha logrado este avance y, por supuesto, las aplicaciones que podría tener en el futuro la detección a nivel de trazas de parte por millón en los diferentes campos de la industria.
El SERS ha llegado como un método de detección de contaminantes con un gran potencial de aplicación, sobre todo en bioquímica. La medicina forense, el diagnóstico médico y la seguridad alimentaria podrían verse positivamente afectadas por la creación de este nuevo sustrato.
La espectroscopia Raman tiene un funcionamiento particular. Se irradia una sustancia con un láser que, en presencia de un sustrato, es capaz de potenciar la interacción de las partículas contaminantes con la luz Raman. En este caso, la intensidad de la interacción nos dice qué tipo de contaminante estamos detectando. Por esta razón, ha sido ampliamente usada en diferentes campos, desde la medicina forense hasta la seguridad alimentaria.
Cuando se realiza espectroscopia con la finalidad de conseguir contaminantes en un material, el sustrato en el que se colocan las muestras tiene un papel fundamental. Los científicos de la Universidad de Kiel han desarrollado un nuevo sustrato, que posee nanoestructuras fotocatalíticas y plasmónicas.
En esta técnica, el tamaño de las moléculas y átomos del sustrato será lo que defina qué tan grandes son las partículas que se pueden detectar. Al tratarse de nanoestructuras, el sustrato se asegura de poder dejar en evidencia la presencia más pequeña de contaminantes en los materiales que se analizan.
Con la finalidad de mejorar la técnica Raman, los científicos de la Universidad de Kiel han creado una superficie que se compone de estructuras nanocolumnares, fases de óxido mixto a nano escala, una red de nanocracks y estructuras nanometálicas. Esto ha dado como resultado un aumento en la sensibilidad del haz de luz. El método ha sido llamado “4 n en 1”.
El futuro de la espectroscopia ahora podría estar en las manos de este nuevo sustrato. Una capa de dióxido de titanio permite lograr una mayor sensibilidad y realizar la fotocatálisis de forma exitosa. De todas formas, ya se han planificado varios usos industriales para este método de análisis.
Como siempre, todo comienza como una investigación enfocada en descubrir cómo funcionan las cosas y cómo usarlas a nuestro favor. Los investigadores no se han quedado en esta fase, sino que han planificado algunos usos para este nuevo descubrimiento. Incluso se ha hablado acerca de la automatización de las detecciones a través de inteligencia artificial y la creación de una base de datos en común para todas las personas que elaboran la espectroscopia Raman.
Por ahora, no hay más que planes para el mejoramiento de la detección de contaminantes. Sin embargo, el aumento en la sensibilidad de este método de detección ha significado un gran avance para la ciencia de materiales. Los científicos esperan ansiosos las aplicaciones que podría tener esto en el futuro.
En la tesis doctoral de Josiah Ngenev Shondo, la persona detrás de este hallazgo, el científico redacta su idea para una aplicación concreta de esta técnica. En 2018, este científico de materiales llega a la Universidad de Kiel a través del Servicio Alemán de Intercambio Académico, con una beca y un objetivo, que era combatir la contaminación ambiental en Alemania, su país natal.
El petróleo es un material que, por más pequeña que sea en concentración dentro del agua, es capaz de dejarla inutilizable por el ser humano. La principal aplicación que podría tener la espectroscopia Raman mejorada sería la detección de las micropartículas de petróleo, con la finalidad de ser eliminadas, purificando así el agua que utilizamos.
El científico mira con buenos ojos su proyecto y lo define como una solución medioambiental que podría evitar daños en el futuro. Ahora solo falta llegar a la fase de implementación de los proyectos, en donde se prevé que aguas de todo el mundo puedan ser descontaminadas gracias a la detección mejorada.
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