Al inicio de este año 2020 llegó un nuevo equipo para la caracterización de materiales y cuando me enteré que era un Fluorímetro para muestras líquidas no me animé mucho, pues como saben todas mis muestras son semiconductores sólidos. Indagué sobre el equipo y la técnica empleada para tales mediciones y comencé a interesarme en esta nueva adquisición para fortalecer la infraestructura tecnológica de nuestro laboratorio, además cuando me enteré que era un sistema con Monocromador, Fotómetro, Longitud de Onda variable y podía graficar un espectro, pues veremos luego cómo modificar el portamuestra para colocar un sólido semiconductor dentro de la cámara de medición.
Este es un equipo Shimadzu RF-6000 Spectro Fluorophotometer, con un amplio rango de longitud de onda desde 200 nm hasta 900 nm, con un pico de Energía de Excitación característico en 350 nm y dependiendo de la muestra a estudiar se observarán otros picos a longitudes de ondas superiores que están relacionados con la Energía de Emisión de Fluorescencia, Ruido y Dispersión Raman relacionada con el solvente en la que se disuelve la muestra.
El Espectrofluorofotómetro tiene los componentes del Espectrofotómetro descrito en mi publicación anterior y tiene integrado una fuente de radiación con una Lámpara Arco de Xenón con 2000 horas de vida, un Monocromador para seleccionar un haz de luz con longitudes de ondas en el rango desde 200 hasta 900 nm, consta con un Detector Fotomultiplicador (R928) y un Fotodetector de Silicio sensibles a este rango de longitud de onda.
Perfil de Excitación y Emisión en Fluorimetría.
El perfil mostrado arriba corresponde a un Espectro de un estudio de Fluorescencia, donde es normal observar al menos 2 picos en el espectro y corresponde el primero a la Energía de Excitación con la máxima intensidad detectada y que en este equipo corresponde a 350 nm, pero en cada sesión de medición se hace una medida de calibración con la muestra insertada en el portamuestra. El segundo pico se relaciona con la Energía de Emisión de la Fluorescencia, que en el mejor de los casos se observa 1 solo pico, pero es normal observar varias contribuciones del Raman peak y el noise de la señal detectada, los cuales se descartan y se considera el pico de mayor intensidad. Veamos la siguiente imagen con un espectro de fluorescencia para determinar la Energía de Excitación en todo el rango de longitud de onda:
Espectro de Excitación.
Comentario de @iamphysical
Cuando una radiación electromagnética incide sobre una muestra, promueve a los electrones hacia un estado vibracional de mayor energía y al apagar la fuente se dan transiciones no radiativas hasta el estado excitado y finalmente regresarán hasta el estado inicial (estado base), pero ahora sí hay una emisión de luz relacionada con la Fluorescencia.
Lo que pudimos realizar en Febrero fueron algunos ensayos de calibración del equipo midiendo la Fluorescencia de algunas muestras "patrón" con espectros conocidos, ya que luego llegó el Coronavirus y no se pudo avanzar en la instalación del equipo.
Mediciones de Fluorescencia en 3D
Comentario de @iamphysical
La posibilidad de hacer un estudio de la Fluorescencia en una representación tridimensional aporta valor agregado porque podemos discriminar el efecto deseado de Fluorescencia a una longitud de onda determinada como Energía de Excitación, pues ya vimos que la Energía de Emisión también se "mueve" en el plano.
Equipo en plena medición de una muestra patrón en la configuración 3D.
Otro equipo de medición que consolida la investigación científica en el tema de Fluorescencia es algo que incrementa mi compromiso en desarrollar algún dispositivo optoelectrónico, donde el estudio de la interacción de la luz con la materia (semiconductores) siempre va a tener una consecuencia o efecto que debemos buscar su aplicación tecnológica.
Hasta pronto mis estimados amigos de STEM-Espanol y de la comunidad científica STEM.
Giovanni de Jesús MARÍN LOBO
Licenciado en Física, con Maestría y Doctorado en Química Aplicada, mención Estudio de Materiales.
Actividades como Investigador Científico en la Física del Estado Sólido y la Materia Condensada, especialmente en el tema de los Semiconductores desde el año 1994.
Profesor Asistente en la Universidad de Los Andes, Investigador Científico en institutos de Investigación Científica y Tecnológica durante los últimos 12 años.
En la actualidad colaboro con el Proyecto steemSTEM en la revisión de las publicaciones escritas en ESPAÑOL sobre los temas de Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas mediante las curaciones que hacemos en la comunidad STEM- Espanol.
Mi pasión por la investigación me ha llevado a proponer a los materiales semiconductores como un ente capaz de reaccionar ante los estímulos externos de presión, temperatura, corriente, voltaje, iluminación y otros mecanismos que harían saltar a una persona al sentir cualquiera de estos factores de estímulo.
