Cos'è l'analisi spettrale? (Spettroscopia)
L'analisi spettrale (propriamente analisi spettroscopica) è la pratica di identificare e quantificare i materiali misurando la loro interazione con la radiazione elettromagnetica lungo tutto lo spettro.
Principio fondamentale
Ogni elemento e molecola ha un'"impronta digitale" unica: lunghezze d'onda specifiche che assorbe, emette o diffonde, determinate dai suoi livelli energetici quantistici.
Tecniche e applicazioni principali
| Tecnica | Regione spettrale | Analizza | Applicazioni chiave |
|---|---|---|---|
| Assorbimento atomico (AAS) | UV-Vis | Concentrazione elementare | Ambientale (metalli pesanti), Clinica, Mineraria |
| ICP-OES / ICP-MS | UV-Vis / Massa | Elementi in tracce (ppb-ppt) | Sicurezza acqua/cibo, Geochimica, Semiconduttori |
| Infrarossi (FTIR) | IR (2,5-25 µm) | Legami molecolari (gruppi funzionali) | Identificazione organica, Polimeri, Controllo qualità farmaceutico, Forense |
| Raman | Diffusione Visibile/NIR | Vibrazioni molecolari (complementare agli IR) | Farmaceutica, Gemmologia, Materiali di carbonio, In situ |
| RMN | Radiofrequenza | Ambienti di spin nucleare | Elucidazione strutturale (organica), Metabolomica, Risonanza magnetica |
| XRF / XRD | Raggi X | Struttura elementare / cristallina | Mineraria, Cemento, Conservazione artistica, Polimorfi farmaceutici |
| UV-Vis-NIR | 190-2500 nm | Transizioni elettroniche, Colore | Concentrazione, Cinetica, Band gap (semiconduttori) |
| Spettrometria di massa (MS) | m/z (non EM) | Peso molecolare, Struttura | Proteomica, Metabolomica, Antidoping, Ambientale |
Esempi specifici per disciplina scientifica
- Astronomia: Composizione stellare, rosso-shift (velocità), atmosfere di esopianeti (spettroscopia di transito), CMB.
- Chimica: Monitoraggio di reazioni, prova di struttura, purezza.
- Geologia: Identificazione minerali (telerilevamento/portatile), esplorazione petrolio/gas, provenienza.
- Scienza dei materiali: Spessore e composizione di film sottili, analisi dei difetti, corrosione.
- Biologia/Medicina: Diagnostica (alito, sangue), imaging (Raman, FLIM), sviluppo di farmaci.
La spettroscopia è lo strumento principale per "vedere" la composizione invisibile della materia in tutte le discipline scientifiche.