Cuando la luz refleja sobre una superficie, no toda vuelve con la misma longitud de onda: algunos fotones ceden parte de su energía para elevar la energía vibracional de las moléculas de la superficie y salen dispersados con menor energía y mayor longitud de onda. Ese fenómeno se llama dispersión Raman, y los cambios precisos de longitud de onda son característicos de la molécula específica iluminada. Sirve entonces para identificar moléculas mediante espectroscopía Raman. Esos espectrómetros suelen ser instrumentos elaborados y caros, pero [Allegedly Science] logró construir un sistema simple con sensibilidad sorprendente.
¿Cómo funciona ópticamente el CubeRaman?
El sistema se llama CubeRaman por el cuerpo con forma de cubo que contiene la ruta óptica principal. Usa un módulo láser de 532 nm económico como fuente de luz monocromática, con un filtro pasa-banda para eliminar luz infrarroja parásita. El haz luego rebota en un espejo dicroico a 45 grados y atraviesa un objetivo de microscopio hasta la muestra. La luz Raman-shifteada dispersa hacia atrás por el mismo objetivo, atraviesa el espejo dicroico y un filtro óptico pasa-largo, y una lente acromática la enfoca sobre la ranura de un espectrómetro.
Toda la carcasa está impresa en 3D, igual que la mayoría de las partes de las monturas cinemáticas. Las monturas usan tornillos de ajuste que corren a través de insertos incrustados en la montura, con las puntas de los tornillos sujetas en su lugar por imanes. Es una elegante solución mecánica que evita la fabricación mecanizada tradicional sin sacrificar precisión.
Tres tests reales con muestras cotidianas
La primera prueba de [Allegedly Science] fue con un diamante crudo, y mostró claramente el corrimiento Raman esperado. Cuando intentó testear un químico dentro de una botella de vidrio, el resultado devolvió principalmente la firma de la sílica, dejando claro que las cubetas de pared delgada son esenciales para muestras dentro de contenedores.
El etanol dentro de una botella plástica fue similarmente interesante: variar la distancia focal cambiaba si el sistema detectaba el corrimiento característico del etanol o del polipropileno de la botella. Es una demostración práctica de cómo el punto focal de una espectroscopía Raman confocal puede seleccionar entre capas ópticas de un mismo objeto.
Aun así, [Allegedly Science] cree que todavía hay espacio para mejoras, particularmente eliminando luz parásita y usando una ranura más angosta en el espectrómetro.
Comparación con otras aproximaciones open source
Aunque en Hackaday ya habíamos visto un espectrómetro Raman open source antes, este diseño es significativamente más accesible. Sigue requiriendo un espectrómetro por separado, así que puede valer la pena considerar otras opciones de espectrómetro.
Costo estimado y disponibilidad de componentes
El costo aproximado del CubeRaman está en el rango DIY accesible que Hackaday viene empujando:
- Módulo láser 532 nm (verde, clase 3B): USD 15 a 45 en AliExpress o Adafruit
- Espejo dicroico 45° 500-550 nm cut-on: USD 25 a 60 en Thorlabs o vendedores chinos
- Filtro pasa-banda 532 nm: USD 20 a 50
- Filtro pasa-largo 550 nm: USD 30 a 70
- Objetivo de microscopio 10x o 20x: USD 25 a 80 usado
- Lente acromática: USD 15 a 40
- Imanes de neodimio: USD 5 el kit
- Filamento PLA para carcasa e insertos: USD 3 aproximado
- Espectrómetro base: USD 150 a 400 según resolución (el ítem más caro)
Total estimado: entre USD 300 y USD 700, comparado con instrumentos comerciales que arrancan en USD 8.000 a USD 40.000. En pesos chilenos el kit más económico ronda los CLP 290.000 aterrizado, y el más caro llega a CLP 680.000.
¿Vale la pena replicarlo en Chile?
Para un laboratorio de química o farmacia universitario que necesite identificación rápida de compuestos orgánicos sin acceso a un Raman comercial, el CubeRaman es una vía razonable. La comunidad maker chilena ya tiene experiencia con impresión 3D funcional (varios makerspaces en Santiago, Concepción y Valdivia imprimen habitualmente con FDM en PETG y ABS), y el resto de los componentes ópticos se importa vía AliExpress con plazo de 20 a 30 días. El único paso más delicado es la calibración del espectrómetro base, para lo que existen tutoriales en video y templates en GitHub compartidos por la comunidad.
