El día 7 de noviembre se cumplen 126 años del nacimiento en Thiruvanaikaval, Trichinopoly (Madrás, India Británica), en 1888, de Chandrasekhara Venkata Raman (1888-1970), el físico indio descubridor del efecto que lleva su nombre. Raman obtuvo el premio Nobel de Física en 1930.

En conmemoración de dicha efeméride reproducimos a continuación el artículo sobre su vida y obra escrito por el Dr. Luis Vega Martín, Profesor Titular de Física Aplicada en la Universidad de La Laguna y miembro del Aula Cultural de Divulgación Científica. El artículo se publicó en el periódico “El Día”, de Santa Cruz de Tenerife, y está disponible en su formato original en la sección “Biblioteca” de esta página web.

Los atardeceres rojos y el azul del mar. La espectroscopia Raman.

Se cuenta que en el largo viaje que llevó a Chandrasekhara Venkata Raman desde la India a Europa en 1921 a bordo del S.S. Narkunda, éste gastó su tiempo en reflexionar sobre el color del mar. La teoría vigente al respecto, debida a Lord Rayleigh, aseguraba que “... el azul intenso del mar... es simplemente el azul del cielo visto en reflexión...”. Esa idea no convencía a Raman y le llevaría a realizar experimentos donde pudo demostrar que el color azul del agua procedía de un fenómeno propio, con una explicación bien distinta de la dada por el gran maestro británico.

En 1923, uno de los estudiantes de Raman observó que un rayo de luz solar, filtrado y pasado por un líquido, cambiaba de color. Este efecto se describió como una “fluorescencia débil”, pero el hecho de no poder eliminar dicha fluorescencia mediante purificación de los líquidos indicaba que el fenómeno mostraba una propiedad característica de la sustancia. Como consecuencia de las meticulosas observaciones en gran número de muestras, Raman y Krishnan proclamaron, en su famoso artículo de la revista “Nature” en 1928, el descubrimiento experimental de “un nuevo tipo de radiación secundaria”, una radiación que había sido predicha teóricamente por Smekal en 1923. Casualmente, el descubrimiento de Raman fue anunciado casi simultáneamente por Landsberg y Mandelstamen Rusia, pero debido a la evidencia sistemática y altamente detallada presentada por el grupo indio, fue Raman quien recibió el Premio Nobel en 1930, y su nombre quedó asociado tanto al fenómeno como a la técnica espectroscópica que se desarrolló a continuación.

La idea que subyace bajo el efecto Raman puede explicarse del siguiente modo: cuando sobre una sustancia incide un rayo de luz, éste sufre una reflexión. La mayor parte de la luz reflejada tiene la misma longitud de onda (el color) que la luz que incidió en la muestra, que es lo que en definitiva explicaba Rayleigh, debido a que la mayor parte de los choques de los fotones con las moléculas y los átomos son elásticos, es decir, que se produce conservando la energía. Una parte de esta luz, sin embargo cambia de color, como mostraban los experimentos de Raman. La explicación de este cambio de color es que se produce cuando el choque de los fotones con el material en cuestión es inelástico, es decir, disipándose la energía mediante otros mecanismos distintos que tienen que ver con las propiedades del material en cuestión. Una parte de los choques tiene esta característica, hecho que basta para que aparezca el efecto. Dicho resumidamente, el efecto Raman es la dispersión inelástica de la luz por una sustancia.

El interés del fenómeno radica en que el cambio de color (de longitud de onda) es característico de la sustancia, y nos da información de su composición, tanto del tipo de enlaces químicos presentes como de su estructura atómica. Es además una técnica que presenta notables ventajas frente a otras (rayos X, Infrarrojos, etc.) porque el fenómeno es independiente del color que se emplee, y no se necesitan particulares medidas de protección ni de preparación de las muestras.

La espectroscopía Raman se usa en muy variados campos de la ciencia y de la técnica. En la industria petroquímica se utiliza para el control de calidad de polímeros y emulsiones. El estudio de proteínas y polipéptidos con Raman tiene aplicaciones biomédicas, y variaciones de esta técnica se usan para la determinación del colesterol, lípidos, polisacáridos, etc. En el campo de los estudios ambientales se utiliza ampliamente para determinar la contaminación de suelos y aguas por complejos metálicos e hidrocarbonatos. Comentemos también que esta técnica es singularmente útil en la identificación de materiales pictóricos, especialmente debido a su carácter no destructivo, por lo que está presente en los trabajos de conservación y restauración de obras de arte.

En el campo más estrictamente físico, la espectroscopia Raman es básica en el estudio y caracterización de los materiales semiconductores que, como ha sido muchas veces comentado, son la base de la tecnología electrónica actual.

El efecto Raman explica también los colores rojos de los atardeceres, que tantos han glosado. Tengo para mí que el comprenderlo los hace más hermosos

Figura: Imagen de Chandrasekhara Venkata Raman (1888-1970) en un sello de correos de India de 1971. La imagen de este sello de correos se ha utilizado exclusivamente con fines docentes y divulgativos, sin ánimo de lucro.

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LVM.
ACDC. 07Nov2014.