Raman vs SERS… Qual é a diferença?
01/02/2021
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Se você já conversou com um espectroscopista Raman sobre a viabilidade de uma aplicação de detecção de baixa concentração, é provável que você os tenha ouvido dizer “bem, Raman pode não ser sensível o suficiente… mas talvez o SERS funcione!” Mas qual é a diferença real entre essas duas técnicas e por que o SERS (espalhamento Raman aprimorado pela superfície ou, alternativamente, espectroscopia Raman aprimorada pela superfície) é recomendado para aplicações de baixa concentração? Vamos explorar as diferenças técnicas entre as espectroscopias Raman e SERS, bem como algumas das considerações práticas sobre como consideramos os dados de cada uma.
Na espectroscopia Raman normal, uma fonte de laser incide diretamente em uma amostra (Figura 1a). A luz do laser é espalhada pelas ligações do analito, e a luz espalhada de forma inelástica é coletada e processada em um espectro Raman. A natureza não destrutiva da técnica, a seletividade das bandas Raman e a insensibilidade à água fazem de Raman uma ferramenta analítica útil para estudos qualitativos e quantitativos de sistemas orgânicos e inorgânicos.
No entanto, durante décadas a espectroscopia Raman foi uma técnica subutilizada em aplicações do mundo real. Isso pode ser atribuído às suas duas principais limitações: 1) a insensibilidade inerente de Raman, já que apenas ~1 em 106 os fótons incidentes são espalhados Raman; e 2) interferência de emissão de fluorescência, que depende da natureza da molécula do analito e do comprimento de onda de excitação utilizado. A fluorescência é um fenômeno concorrente muito mais eficiente que o espalhamento Raman e pode, portanto, sobrecarregar completamente o sinal Raman.
Embora dependam da força de espalhamento da molécula do analito e da matriz da amostra em questão, os limites típicos de detecção para o espalhamento Raman normal podem variar de ~1–10% em concentração. Para certas aplicações, como detecção de doenças ou identificação de narcóticos, este limite pode ser várias ordens de grandeza superior ao necessário! Neste caso, um cientista de aplicação pode recomendar uma medição SERS. O hardware necessário seria o mesmo de uma medição Raman normal, mas é necessária uma amostragem diferente para a análise SERS. Para entender a diferença, vamos discutir um pouco sobre o efeito SERS.
Na década de 1970, vários grupos de pesquisa observaram que o sinal Raman de moléculas orgânicas como a piridina era grandemente aumentado quando adsorvido a um substrato metálico rugoso.Figura 1b) [1–3]. Embora várias teorias tenham surgido para explicar esta observação, hoje é geralmente aceito que o mecanismo de melhoria é duplo: o mecanismo de melhoria eletromagnética é responsável pela contribuição dominante, enquanto um mecanismo químico é responsável por uma porção menor da melhoria.
