Doctorado
  1. Química inorgánica  1.1. Química de coordinación  1.1.1. Teoría del campo de ligandos  1.1.2. Teoría del campo de cristales  1.1.3. Teoría del Orbital Molecular para Compuestos de Coordinación  1.1.4. Estabilidad de los compuestos de coordinación  1.1.5. Espectros electrónicos de compuestos de coordinación  1.1.6. Isomería en Compuestos de Coordinación  1.1.7. Cinética y mecanismo de reacciones de coordinación  1.2. Química Organometálica  1.2.1. Carbonilos Metálicos  1.2.2. Alquilo y arilo metálico  1.2.3. Carbenos de Fischer y Schrock  1.2.4. Añadido Oxidativo y Eliminación Reductiva  1.2.5. Hidruros Metálicos  1.2.6. Catalysis por compuestos organometálicos  1.2.7. Metalocénicos y Complejos Sandwich  1.2.8. CH activation  1.3. Química del estado sólido  1.3.1. Estructuras y redes cristalinas  1.3.2. Teoría de bandas y propiedades eléctricas  1.3.3. Defectos en el cristal  1.3.4. Síntesis de materiales en estado sólido  1.3.5. Propiedades magnéticas y ópticas de los sólidos  1.3.6. Superconductividad  1.3.7. Ionics de estado sólido  1.4. Química bio-inorgánica  1.4.1. Metaloproteínas y enzimas  1.4.2. Transporte y almacenamiento de iones metálicos  1.4.3. El papel de los metales en la medicina  1.4.4. Catalización bioinspirada  1.4.5. Interacciones Metal-ADN  1.4.6. Complejos metálicos en la ciencia médica  1.5. Lantánidos y actínidos  1.5.1. Configuración electrónica y estados de oxidación en lantánidos y actínidos  1.5.2. Propiedades Espectrales y Magnéticas en Lantánidos y Actínidos  1.5.3. Separación y Extracción de Lantánidos y Actínidos  1.5.4. Química de coordinación de los elementos del bloque f  1.6. Main Group Chemistry  1.6.1. Química de los compuestos de boro  1.6.2. Química de los compuestos de silicio y germanio  1.6.3. Química de los Compuestos de Fósforo y Azufre  1.6.4. Química organosilícica  1.6.5. Química de Gases Nobles
  2. Química orgánica  2.1. Mecanismo de reacción  2.1.1. Reacciones de sustitución nucleofílica  2.1.2. Reacciones de adición y sustitución electrofílica  2.1.3. Reacciones de eliminación  2.1.4. Reacciones de reordenamiento  2.1.5. Reacciones radicales  2.1.6. Reacciones Pericíclicas  2.1.7. Reacciones fotoquímicas  2.2. Estereoscópico  2.2.1. Quiralidad y actividad óptica  2.2.2. Análisis estructural  2.2.3. Efectos estereolectrónicos  2.2.4. Síntesis asimétrica  2.2.5. Estereoquímica dinámica  2.3. Química Organometálica en la Síntesis Orgánica  2.3.1. Reactivos de organolitio y organomagnesio  2.3.2. Reacciones de acoplamiento catalizadas por metales de transición  2.3.3. Reacciones catalizadas por paladio  2.3.4. Metátesis de olefinas  2.3.5. Catalización de oro y plata  2.4. Química de productos naturales  2.4.1. Alcaloides y terpenoides  2.4.2. Esteroides y Flavonoides  2.4.3. Síntesis total de productos naturales  2.4.4. Biosíntesis de productos naturales  2.5. Química Supramolecular  2.5.1. Química huésped-invitado  2.5.2. Autoensamblaje y reconocimiento molecular  2.5.3. Catalisis Supramolecular  2.5.4. Máquinas moleculares
  3. Química Física  3.1. T termodinámica  3.1.1. Leyes de la Termodinámica  3.1.2. Potencial Químico y Equilibrio  3.1.3. Termodinámica estadística  3.1.4. Termodinámica de no equilibrio  3.2. Química Cuántica  3.2.1. Ecuación de Schrödinger y sus aplicaciones  3.2.2. Teoría de orbitales moleculares  3.2.3. Teoría del funcional de la densidad  3.2.4. Métodos post-Hartree–Fock  3.3. Cinética química  3.3.1. Teoría de la velocidad de reacción  3.3.2. Mechanism and rate laws  3.3.3. Catalisis y cinética enzimática  3.3.4. Dinámica de reacción  3.4. Espectroscopía y estructura molecular  3.4.1. Espectroscopia Infrarroja  3.4.2. Espectroscopia UV-visible  3.4.3. Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear  3.4.4. Espectrometría de Masas  3.4.5. Espectroscopía Raman  3.5. Química de Superficies y Coloides  3.5.1. Absorción y Catálisis  3.5.2. Surfactantes y micelas  3.5.3. Estabilidad Coloidal  3.5.4. Nanomateriales e Interfaces
  4. Química analítica  4.1. Cromatografía  4.1.1. Cromatografía de Gases  4.1.2. Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia  4.1.3. Cromatografía en Capa Fina  4.1.4. Cromatografía iónica  4.2. Técnicas electroanalíticas  4.2.1. Voltametría y Polarografía  4.2.2. Conductometría y potenciometría  4.2.3. Colometría  4.3. Métodos Espectroscópicos  4.3.1. Espectroscopía de absorción atómica  4.3.2. Espectroscopía de Fluorescencia  4.3.3. Difracción de rayos X  4.3.4. Espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica  4.4. Quimiometría  4.4.1. Procesamiento de datos y métodos estadísticos  4.4.2. Análisis multidisciplinario  4.4.3. Aprendizaje Automático en Química Analítica
  5. Química Teórica y Computacional  5.1. Simulación de dinámica molecular  5.2. Métodos de química cuántica  5.3. Diseño de fármacos computacional  5.4. Aprendizaje automático en química  5.5. Dinámica molecular ab initio
  6. Biofísica y Química Medicinal  6.1. Descubrimiento y diseño de fármacos  6.2. Cinética enzimática e inhibición  6.3. Enfoque de biología química  6.4. Interacciones proteína-ligando  6.5. Química bioortogonal
  7. Química de materiales  7.1. Química de polímeros  7.1.1. Mecanismo de polimerización  7.1.2. Polímeros Funcionales  7.1.3. Polímero Biodegradable  7.1.4. Polímeros conductores y semiconductores  7.2. Nanoquímica  7.2.1. Nanopartículas y nanoestructuras  7.2.2. Nanomateriales basados en carbono  7.2.3. Quantum dots  7.3. Química Energética y Ambiental  7.3.1. Química de Baterías y Pilas de Combustible  7.3.2. Química verde y materiales sostenibles  7.3.3. Fotocatálisis

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Espectroscopía de Fluorescencia


La espectroscopía de fluorescencia es un tipo de espectroscopía electromagnética que analiza la fluorescencia de una muestra. Involucra el uso de un haz de luz, generalmente luz UV, para excitar electrones en las moléculas de ciertos compuestos y hacer que emitan luz; esta luz emitida es a menudo de una longitud de onda más larga que la radiación absorbida.

Principios básicos

El proceso de fluorescencia puede entenderse estudiando el diagrama de Jablonski:

    S2 │ Estado │
       │ excitado │
               
    S1 │ Estado │
       │ excitado │
         
    __  __
      /
       /
       /
       
    S0 │ Estado │
       │ Base │

Cuando una molécula absorbe un fotón, pasa de un estado base (S0) a un estado excitado (S1 o S2). Esta transición ocurre en aproximadamente 10-15 segundos y está marcada por la absorción de energía. Tras ser excitada, la molécula se relaja y cae al nivel de vibración más bajo de S1. Este proceso, llamado conversión interna, es generalmente más rápido que otros procesos.

La molécula puede regresar a su estado base de varias formas. Una posibilidad es emitiendo un fotón; esto es fluorescencia. Generalmente, la luz emitida tiene una longitud de onda más larga que la luz absorbida debido a alguna pérdida de energía durante la caída no radiante.

Propiedades de la fluorescencia

La espectroscopía de fluorescencia proporciona varias propiedades notables:

  • Rendimiento cuántico: La relación entre el número de fotones emitidos y el número de fotones absorbidos. Un alto rendimiento cuántico indica que la mayoría de los fotones absorbidos resultan en fluorescencia emitida.
  • Desplazamiento de Stokes: La diferencia en longitud de onda entre las posiciones de los máximos de banda de los espectros de absorción y emisión. Esto es importante para la detección de fluorescencia porque proporciona la diferencia entre las longitudes de onda de excitación y emisiva, reduciendo así el ruido.

Aplicaciones de la espectroscopía de fluorescencia

La espectroscopía de fluorescencia se usa ampliamente en varios campos debido a su alta sensibilidad y selectividad:

1. Bioquímica: Se utiliza para estudiar proteínas, ácidos nucleicos y otras biomoléculas. Por ejemplo, los investigadores pueden usar aminoácidos como triptófano o tirosina, que son naturalmente fluorescentes, para estudiar la estructura de las proteínas.

2. Diagnóstico médico: Las técnicas de fluorescencia se usan ampliamente en el diagnóstico médico (por ejemplo, citometría de flujo, microscopía de fluorescencia) para identificar y cuantificar biomoléculas o células.

3. Estudios ambientales: La presencia de contaminantes, toxinas u otros parámetros ambientales puede ser monitoreada eficientemente utilizando métodos fluorescentes, como la detección de derrames de petróleo con tintes fluorescentes.

4. Análisis forense: La capacidad de detectar pequeñas cantidades de sustancias hace que la espectroscopía de fluorescencia sea invaluable en investigaciones forenses.

Instrumentación de la espectroscopía de fluorescencia

Un espectrómetro de fluorescencia típico consta de varios componentes básicos:

  • Fuente de luz: La fuente debe proporcionar suficiente intensidad. Típicamente, se utilizan lámparas de xenón o mercurio; estas emiten luz de un espectro amplio. En espectrómetros modernos, también se utilizan láseres o LED para la excitación.
  • Monocromador o filtro de excitación: Aísla una longitud de onda específica de excitación para evitar la interferencia de otras longitudes de onda.
  • Cuveta: Aquí se contiene la muestra. Las cubetas suelen ser de vidrio, cuarzo o plástico y deben tener una superficie plana y de calidad óptica.
  • Monocromador o filtro de emisión: Este aísla la luz de fluorescencia emitida por la muestra y elimina cualquier luz de excitación dispersa.
  • Detectores: Típicamente, se utilizan tubos fotomultiplicadores (PMT) para detectar y medir la intensidad de la luz. Otros detectores como fotodiodos o cámaras CCD también se utilizan.

Representación visual de la espectroscopía de fluorescencia

A continuación se muestra una representación visual simplificada de la espectroscopía de fluorescencia en acción:

    │ fuente │ __ __ │ │ __ ____ │ emisor │__ __
    │ de luz │/ /  │ estimulación │/ / │ / / 
    └────────────┘ │ mono- │ └──────────┘
                             │ Cromatador/ │
                             │ Filtro │
                             
                 
                 │Muestra (cuveta) │ │
                 │ < estimulación │ emisión > │
                 
                             
                             │ Emisión │
                             │ mono- │
                             │ Cromatador/ │
                             │ Filtro │
                             
                             │Detector │

Ventajas de la espectroscopía de fluorescencia

1. Sensibilidad: Esta técnica es extremadamente sensible y puede detectar sustancias en concentraciones muy bajas, a menudo tan bajas como partes por billón (ppb).

2. Selectividad: Las diferentes longitudes de onda de excitación y emisión hacen posible analizar selectivamente compuestos específicos, incluso en mezclas complejas.

3. No destructiva: Las muestras a menudo pueden ser analizadas sin ningún consumo o destrucción.

Limitaciones de la espectroscopía de fluorescencia

1. Atenuación: Ciertas condiciones o compuestos pueden interferir con el proceso de fluorescencia, reduciendo la intensidad; esto se llama atenuación. Los atenuadores típicos incluyen oxígeno, metales pesados y otros productos químicos.

2. Interferencia: La dispersión de la muestra o del contenedor puede introducir ruido y complicar la medición.

3. Fotoblanqueo: La exposición prolongada a la luz de excitación puede degradar la muestra, reduciendo permanentemente la fluorescencia.

Tendencias futuras

Los avances en tecnología continúan mejorando las aplicaciones de la espectroscopía de fluorescencia. Por ejemplo, la integración de la espectroscopía de fluorescencia con tecnologías electrónicas y ópticas permite el desarrollo de instrumentos miniaturizados y portátiles con capacidades de prueba rápida in situ.

Las aplicaciones en proyecciones de alto rendimiento y diagnósticos in vitro se están expandiendo, con innovaciones como la microscopía de fluorescencia de molécula única logrando niveles de detalle y comprensión sin precedentes en sistemas químicos y bioquímicos.

En general, la espectroscopía de fluorescencia sigue siendo una herramienta invaluable en la investigación científica moderna, con un gran potencial para futuros descubrimientos y desarrollo tecnológico.


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