¿Cuál es la diferencia entre la dispersión Raman y la fluorescencia?

Creo que es importante reconocer la diferencia práctica entre la dispersión Raman y la fluorescencia.

Si la energía del fotón resuena con alguna transición molecular (lo que significa que es igual a la diferencia de energía entre el estado de energía fundamental y uno de los estados excitados de la molécula), la molécula puede absorber este fotón en transición de energía. Ahora, hay muchas cosas que pueden suceder con la molécula en este estado excitado: puede perder parte o toda su energía adicional al colisionar con otra molécula, puede desmoronarse si esta energía adicional es lo suficientemente grande o, si evita estos cosas: puede emitir energía adicional en forma de fotón, lo que se denomina fluorescencia . La energía del fotón emitido no es necesariamente igual a la energía del fotón absorbido ya que la molécula puede terminar en un estado de energía diferente (por ejemplo, con más energía vibratoria).

Hay una razón por la que el proceso Raman se llama dispersión . Es un proceso no resonante, por lo que la energía del fotón no es importante (aunque las energías más altas son más eficientes para inducir la dispersión Raman). Puedes imaginar la molécula como una pequeña antena que recibe radiación electromagnética y puede volver a irradiarla. En la mayoría de los casos, la molécula dispersará exactamente la misma energía; esto se denomina dispersión de Rayleigh. En algunos casos, una pequeña parte de esta energía se almacena en la vibración molecular o, si la molécula se excita vibratoriamente, puede dar esta energía extra al fotón. Cuando esto sucede, la luz dispersada tiene un cambio en la longitud de onda y el proceso se llama dispersión Raman.

A diferencia de la fluorescencia, no hay un estado excitado en la dispersión Raman, por lo que el proceso es casi instantáneo, mientras que la fluorescencia tiene una vida útil característica de nanosegundos. Entonces, no importa cómo se pueda jugar con las palabras, estos dos son procesos muy diferentes y merecen nombres totalmente diferentes.

Tal vez la diferencia sea solo terminología, pero normalmente pensamos en la espectroscopia Raman como el estado excitado que decae a un estado excitado por vibración al emitir un fotón de frecuencia reducida, y el estado excitado por vibración luego decae por interacción con la red. En la fluorescencia es al revés. El estado excitado decae a un estado de menor energía por interacción con la red y este estado de menor excitación luego decae por la emisión de un fotón.

Debido a la diferencia en el orden de las interacciones, cabría esperar que el retraso entre la absorción y la emisión fuera más corto para la dispersión Raman que para la fluorescencia. De hecho, hay una gradación entre la fluorescencia y la fosforescencia, y la vida útil de la fosforescencia puede ser de muchos segundos.

La espectroscopia Raman y la fluorescencia son dos fenómenos diferentes en el sentido de que en la dispersión Raman, el fotón incidente no se absorbe por completo y perturba a la molécula excitando o desexcitando sus estados de energía rotacional o vibracional. Pero en la fluorescencia, el fotón se absorbe por completo, lo que hace que la molécula salte a un estado electrónico superior. La fluorescencia se produce debido a transiciones electrónicas reales. Por otro lado, la dispersión Raman se produce como resultado de transiciones virtuales electrónicas-vibratorias. De manera más general, podemos decir que la fluorescencia es un proceso de absorción o reemisión y la dispersión Raman es un proceso de dispersión inelástica.

Si un fotón hacia el exterior de una partícula es el mismo que el fotón hacia el interior de la misma partícula, pero la energía del foto es diferente entre el interior y el exterior, podemos decir que el fotón es dispersado por esa partícula. En la fluorescencia, una partícula absorbe un fotón que hace que el estado electrónico de las partículas pase a un estado excitado y luego emite un nuevo fotón por relajación.

La dispersión es un fenómeno de desviación de su trayectoria debido a la falta de uniformidad en el medio por el que pasa. P.ej. Cuando una pelota es desviada por un bate de tenis debido a su movimiento.

La fluorescencia está consumiendo el fotón y emitiendo un fotón de menor energía.

La técnica de dispersión Raman consiste en hacer interactuar una molécula bajo investigación con una fuente de luz donde esta luz sufre dos fenómenos diferentes: 1: la luz se dispersa en su totalidad como la longitud de onda original de la fuente de luz utilizada (Dispersión de Rayleigh) 2. La luz irradiada interactúa con la molécula y solo se dispersa una parte de su longitud de onda (conocida como dispersión Raman) En la dispersión Raman o Rayleigh, la irradiación de la luz a la molécula provoca la vibración de los enlaces moleculares, mientras que en la técnica de fluorescencia la irradiación de la luz provoca la molécula esté en un estado de excitación del nivel de energía (como resultado de absorber la luz irradiada) y vuelva a caer al estado de energía fundamental mediante la fluorescencia (emitiendo o perdiendo la energía absorbida de la luz irradiada).Estas técnicas no pueden relacionarse conceptualmente.