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Erick Flores, investigador del Instituto de Física, junto con sus colaboradores lograron hacer crecer micro esferas de sílice que hacen más fácil la detección de una señal Raman, lo que puede ayudar a conocer las propiedades micro y macroscópicas de los materiales, desde cómo interactúan hasta su composición.

Cuando la luz incide sobre una molécula, la mayoría de los fotones son dispersados elásticamente, en física esto significa que tienen la misma longitud de onda o frecuencia; pero una pequeña fracción de la luz es dispersada a frecuencias diferentes, esa pequeña fracción es la señal Raman.

La señal o efecto Raman es uno de los casos en los que la materia pueda absorber y emitir radiación electromagnética, se utiliza en diferentes áreas de la ciencia, por ejemplo, en medicina, se utiliza para detectar el nivel de glucosa en la sangre, encontrar moléculas cancerígenas o enfermedades, también se puede usar para encontrar moléculas contaminantes en el agua.

Más grande que un virus

De acuerdo con Erick Flores “entre más grande sea la partícula más intensa será la señal Raman”.

Por eso, para poder obtener partículas más grandes Flores y sus colaboradores hicieron un método de síntesis, el cual les permite controlar el tamaño y la forma de las partículas. “Queremos formar partículas esféricas que tengan 10 veces el tamaño de un virus, el objetivo es tener partículas de un solo tamaño”, dijo Erick Flores.

El tamaño que produce una mayor señal Raman es de 1 micrómetro de diámetro, por eso buscan que las micro esferas tengan esa medida, un virus mide 100 nanómetros y 1 micrómetro equivale a 10 veces su tamaño.

En este proceso la modificación de micro esferas de sílice se realiza durante la síntesis. Primero hacen una síntesis inicial que da como resultado unas partículas semillas de sílice. Las dejan reaccionar durante hora y media, y después agregan otra solución que hace crecer esas partículas semilla.

El crecimiento también depende las condiciones ambientales sobre todo de la humedad y la temperatura, entre más baja sea la temperatura mejor; además de la presencia de los reactivos es decir de que siga habiendo material para que sigan creciendo las esferas.

El tamaño ideal, de acuerdo con el investigador, es de 10 veces el tamaño de un virus “porque si la partícula crece demasiado provocará que baje la intensidad de la señal”, dice Flores.

Una señal más potente

Después, agregan esas micro esferas de sílice en un sustrato, las acomodan en una superficie de vidrio, agregan un material metálico que casi siempre es plata, la cual se adhiere a las partículas y da como resultado una superficie rugosa. Esa superficie rugosa se utiliza para amplificar una señal de luz.

Entonces los investigadores la iluminan con un láser y agregan la molécula que quieran detectar (glucosa, por ejemplo); esa molécula va a absorber la luz y después la va a emitir pero con una pequeña parte que es diferente a la que se emitió. Esa pequeña parte de la luz emitida es clave porque “es como la ‘huella digital’ de la molécula y, con base en ella, se puede decir qué tipo de molécula está en ese sustrato”, mencionó Flores.

Este método facilitará la detección de las moléculas y ayudará a tener mejores resultados en el análisis de materiales o sustancias.

Además, para un mejor aprovechamiento el sustrato debería ser reutilizable. Aunque diversas compañías venden este tipo de sustrato, generalmente es muy caro y desechable. Por eso es necesario que el sustrato en desarrollo en el IFUNAM se pueda lavar y volver a utilizar para hacerlo más accesible económicamente.

Muchas veces las concentraciones de azúcar o drogas en la sangre son muy pequeñas, por eso los investigadores también buscan medir cuánto es lo mínimo que necesitan de la molécula que quieren analizar para poder estudiarla. “Como va a haber menos moléculas, habrá menos cantidad de luz y queremos ver cuál va a ser la menor cantidad que podamos medir”, comentó Erick Flores para noticias IFUNAM.

El trabajo de Erick Flores y sus colaboradores es justamente desarrollar sustratos SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy, por sus siglas en inglés) a través de los cuales se pueda lograr el mayor efecto Raman para detectar la ‘huella digital’ de las moléculas, para ello buscan el tamaño ideal de las micro esferas que les permita obtener la mayor cantidad de luz posible.