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Spettroscopia

Spettroscopia Ottica

La misura e lo studio di uno spettro luminoso è chiamato spettroscopia ottica. In origine la spettroscopia si occupava principalmente dello studio di luce visibile e della sua dispersione in lunghezza d’onda ma successivamente il concetto si è esteso allo studio delle interazioni fra materia e radiazione elettromagnetica di qualsiasi frequenza. Tramite la spettroscopia ottica è possibile caratterizzare un materiale in modo non invasivo e non distruttivo.

Spettroscopia Infrarossa

La spettroscopia IR è una tecnica spettroscopica di assorbimento normalmente utilizzata nel campo della chimica analitica e della caratterizzazione dei materiali, oltre che in chimica fisica per lo studio dei legami chimici. Quando una radiazione IR viene assorbita da una molecola, questa passa dal suo stato vibrazionale fondamentale ad uno stato vibrazionale eccitato: se un materiale non è completamente trasparente si verificheranno degli assorbimenti e quindi delle transizioni tra livelli energetici vibrazionali. In questo secondo caso lo spettro registrato sarà caratterizzato da una serie di picchi di intensità variabile per ciascuna transizione.

Spettroscopia Raman

La spettroscopia Raman è una tecnica di analisi dei materiali basata sul fenomeno di diffusione di una radiazione elettromagnetica monocromatica da parte del campione analizzato. L’analisi Raman è largamente utilizzata nello studio dei materiali, sia allo stato solido che liquido o in fase di gas. È una tecnica non distruttiva, che dà risposte in tempi brevi, che non richiede particolari condizioni per l’esecuzione della misura e può essere effettuata direttamente sul campione senza nessuna preparazione.

Spettroscopia THz

La spettroscopia THz è una particolare tecnica di spettroscopia che si basa sulla radiazione THz, detta anche radiazione submillimetrica. L’intervallo spettrale, tipicamente compreso tra 0,5 THz e 5 THz, è rimasto fino a pochi anni fa quasi completamente inesplorato a causa dell’assenza di sorgenti THz e di rivelatori efficienti. Grazie al recente progresso tecnologico sono oggi disponibili gli strumenti per estendere le già conosciute tecniche di spettroscopia alla regione THz. Questo è l’intervallo di frequenze corrispondente alle transizioni rotovibrazionali delle molecole: quest’ultime hanno una loro impronta THz specifica che rende possibile la loro identificazione in modo completamente non invasivo.

CARS/SRS

La spettroscopia CARS (dall’inglese Coherent Anti-Stokes Raman Spectroscopy) è un tipo di spettroscopia usata principalmente in chimica, fisica e in campi affini. Essa si basa, come la spettroscopia Raman, sulle vibrazioni nucleari dei legami chimici. Diversamente dalla spettroscopia Raman, la CARS impiega più fotoni per selezionare le vibrazioni molecolari e produce un segnale coerente. Ciò comporta che il segnale CARS è ordini di grandezza più intenso dell’emissione Raman spontanea.
La spettroscopia SRS (dall’inglese Stimulated Raman Spectroscopy), è una tecnica simile alla CARS. Nella SRS, come nella CARS, sia la pompa che i fotoni di Stokes sono incidenti sul campione: se la differenza di frequenza (pompa – Stokes) corrisponde a una vibrazione molecolare allora si verifica l’eccitazione stimolata della transizione vibrazionale.

Spettroscopia Risolta in Tempo

La spettroscopia risolta in tempo è lo studio di processi dinamici in materiali o composti chimici mediante tecniche spettroscopiche. Tipicamente i processi vengono studiati dopo l’illuminazione di un materiale ma, in linea di principio, la tecnica può essere applicata a qualsiasi processo che porti a un cambiamento nelle proprietà di un materiale. Tramite l’impiego di laser a impulsi ultra corti è possibile studiare processi che avvengono su scale temporali di appena 10-16 secondi. Le tecniche più comuni di spettroscopia risolta in tempo sono:
– Transient-absorption Spectroscopy
– Time-resolved Infrared Spectroscopy
– Time-resolved Fluorescence Spectroscopy
– Time-resolved Photoemission Spectroscopy
– Time-resolved Two-Photon Photoelectron (2PPE) Spectroscopy