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Utilizando FTIR para observar reacciones químicas en tiempo real

By 08.02.2022

Al observar las reacciones químicas a medida que se desarrollan, los científicos pueden hacer de todo, desde controlar las propiedades de los plásticos hasta mejorar los procedimientos dentales. Históricamente, la rápida escala de tiempo necesaria ha sido un desafío al utilizar la espectroscopia de infrarrojos por transformada de Fourier (FTIR por sus siglas en inglés), es una herramienta rentable para identificar moléculas desconocidas y contaminantes. Si bien FTIR se utiliza con frecuencia para examinar estructuras químicas estáticas, los investigadores no han podido obtener la alta velocidad de imagen y la alta resolución espectral necesarias para estudiar la cinética de muchas reacciones químicas de forma rutinaria y sencilla.

Un equipo de científicos franceses abordó recientemente este problema mediante el desarrollo de un generador de imágenes termoespectroscópico FTIR que puede medir fenómenos químicos y transitorios a mayor velocidad y resolución espectral. Combinando el espectrómetro Thermo Scientific Nicolet iS50R FTIRcon una cámara de infrarrojos, este nuevo instrumento capta tanto la emisión térmica como los campos de absorbancia multiespectral en solo unos segundos.

Los investigadores probaron su nuevo generador de imágenes observando películas delgadas de poliestireno a medida que cambiaban de forma líquida a sólida, capturando el proceso termoquímico completo en el transcurso de unos minutos. Se registraron más de 1,750 espectros por segundo a una resolución de 4 cm-1.

El generador de imágenes termoespectroscópico FTIR, cuando se combina con el espectrómetro Thermo Scientific Nicolet iS50R FTIR (que se muestra aquí, en el centro) y una cámara de infrarrojos, captura tanto los campos de emisión térmica como de absorbancia multiespectral en solo unos segundos

 

Con la capacidad de capturar imágenes térmicas y espectrales rápidamente con alta resolución espectral, los científicos pueden observar reacciones químicas en tiempo real. Las unidades FTIR tradicionales generalmente pueden recopilar entre 80 y 150 escaneos por segundo, a baja resolución. Con estas herramientas, los científicos pueden seguir la reacción química a medida que se desarrolla, casi como si estuvieran viendo un video y con una resolución mucho más alta.

Al observar la dinámica de las reacciones químicas, los científicos pueden controlar mejor estos procesos para asegurarse de que alcancen las propiedades requeridas para una aplicación específica. Por ejemplo, el poliuretano es un plástico versátil que se encuentra en todo, desde materiales para pisos hasta almohadillas de espuma en colchones y zapatos; se fabrica a partir de uretano. Se agrega un agente de bloqueo químico para evitar que el uretano se polimerice mientras se transporta al sitio de fabricación. Cuando comienza el proceso de fabricación, se calienta el uretano para eliminar el agente bloqueante e iniciar el proceso de polimerización, al observar cómo se produce la reacción química a medida que se calienta el uretano, los investigadores pueden garantizar que la polimerización sea homogénea y que no entren defectos en el producto final.

Asimismo, al comprender la cinética de las reacciones químicas, los investigadores pueden mejorar el éxito de los procedimientos dentales. Durante un procedimiento de corona dental, por ejemplo, un adhesivo de polímero se expone a la luz ultravioleta, cambiando en segundos de un líquido a un sólido a medida que adhiere la corona al diente; si la reacción ocurre demasiado rápido, pueden ocurrir defectos y la articulación se debilitará. Si ocurre con demasiada lentitud, el procedimiento se vuelve innecesariamente largo para el paciente. Con un conocimiento preciso de la reacción fotoquímica, los investigadores pueden optimizar este proceso y garantizar que la corona se aplique correctamente con un tiempo de procedimiento razonable.

La capacidad de medir fenómenos químicos y transitorios a mayor velocidad y resolución espectral, los investigadores pueden hacer de todo, desde controlar las propiedades de los plásticos hasta mejorar los procedimientos de coronas dentales

Con este nuevo generador de imágenes termoespectroscópico FTIR, los científicos pueden investigar con mayor precisión la dinámica de las reacciones químicas, incluidas las que se desarrollan en segundos. Con la capacidad de observar las transformaciones químicas a medida que ocurren, con alta resolución espectral, pueden aprender a controlar mejor estos procesos para obtener las propiedades específicas que necesitan para una amplia gama de aplicaciones biomédicas y de la ciencia de los materiales.

Para obtener más información sobre este nuevo generador de imágenes termoespectroscópico FTIR, consulte la nota técnica publicada en Applied Spectroscopy.

 

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