Espectroscopía infrarroja

Laespectroscopía infrarroja(espectroscopíaIRoespectroscopíavibracional) es la medida de la interacción de la radiacióninfrarrojacon lamateriaporabsorción,emisiónoreflexión. Se utiliza para estudiar e identificarsustancias químicasogrupos funcionalesen forma sólida, líquida o gaseosa. El método o técnica de espectroscopía infrarroja se realiza con un instrumento llamadoespectrómetro infrarrojo(o espectrofotómetro) que produce unespectro infrarrojo. Un espectro de infrarrojos se puede visualizar en un gráfico deabsorbancia(otransmitancia) de luz infrarroja en el eje vertical frente a la frecuencia o longitud de onda en el eje horizontal. Lasunidadestípicas de frecuencia utilizadas en los espectros de infrarrojos soncentímetros recíprocos(a veces llamadosnúmeros de onda), con el símbolo cm. Las unidades de longitud de onda IR se dan comúnmente enmicrómetros(antes llamados "micrones"), símbolo μm, que están relacionados con los números de onda de formarecíproca. Un instrumento de laboratorio común que utiliza esta técnica es unespectrómetrodetransformada de Fourier infrarroja(FTIR). La IR bidimensional también es posible.
La porción infrarroja delespectro electromagnéticogeneralmente se divide en tres regiones; infrarrojoscercanos, medios ylejanos, llamada así por su relación con el espectro visible. El infrarrojo cercano de mayor energía, aproximadamente 14000–4000 cm(0,7–2,5 μm de longitud de onda) puede excitar modos devibraciones molecularesarmónicoso combinados. El infrarrojo medio, aproximadamente 4000–400 cm(2,5-25 μm) se utiliza generalmente para estudiar las vibraciones fundamentales y la estructurarotacional-vibratoriaasociada. El infrarrojo lejano, aproximadamente 400-10 cm(25-1000 μm) tiene baja energía y puede usarse paraespectroscopía rotacionaly vibraciones de baja frecuencia. La región de 2-130 cm, que bordea la región demicroondas, se considera la región deteraherciosy puede sondear vibraciones intermoleculares.​ Los nombres y clasificaciones de estas subregiones son convenciones, y se basan solo vagamente en las propiedades moleculares o electromagnéticas relativas.
La espectroscopía infrarroja aprovecha el hecho de que las moléculas absorben frecuencias características de suestructura. Estas absorciones se producen afrecuencias resonantes, es decir, la frecuencia de la radiación absorbida coincide con la frecuencia vibratoria. Las energías se ven afectadas por la forma de lassuperficies de energía potencialmolecular, las masas de los átomos y elacoplamiento vibrónicoasociado.
En particular, en las aproximaciones deBorn-Oppenheimery armónicas, es decir, cuando elhamiltoniano molecularcorrespondiente alestado fundamentalelectrónico puede aproximarse mediante unoscilador armónicoen la vecindad de lageometría molecularde equilibrio, las frecuencias de resonancia están asociadas con losmodos normalesde vibración correspondiente a la superficie de energía potencial del estado fundamental electrónico molecular. Las frecuencias de resonancia también están relacionadas con la fuerza del enlace y lamasa atómicaen cada extremo del mismo. Por lo tanto, la frecuencia de las vibraciones está asociada con un modo de movimiento normal particular y un tipo de enlace particular.
Para que un modo vibratorio en una muestra sea"IR activo", debe estar asociado con cambios en el momento dipolar. No es necesario un dipolo permanente, ya que la regla solo requiere un cambio en el momento dipolar.​
Una molécula puede vibrar de muchas formas, y cada una de ellas se denominamodo vibratorio.Para moléculas conN{\displaystyle {\ce {N}}}número de átomos, las moléculas lineales tienen 3N - 5 grados de modos vibracionales, mientras que las moléculas no lineales tienen 3N - 6 grados de modos vibracionales (también llamados grados de libertad vibracionales). Como ejemplo, elH2O{\displaystyle {\ce {H2O}}}, una molécula no lineal, tendrá 3 × 3 - 6 = 3 grados de libertad vibratoria o modos.
Lasmoléculas diatómicassimples tienen solo un enlace y solo una banda vibratoria. Si la molécula es simétrica, por ejemplo,N2{\displaystyle {\ce {N2}}}, la banda no se observa en el espectro IR, sino solo en elespectro Raman. Moléculas diatómicas asimétricas, por ejemplo elCO, se absorbe en el espectro IR. Las moléculas más complejas tienen muchos enlaces y sus espectros vibracionales son correspondientemente más complejos, es decir, las moléculas grandes tienen muchos picos en sus espectros IR.
Los átomos de un grupoCH2X2{\displaystyle {\ce {CH2X2}}}, que se encuentran comúnmente encompuestos orgánicosy dondeX{\displaystyle {\ce {X}}}puede representar cualquier otro átomo, pueden vibrar de nueve formas diferentes. Seis de estas vibraciones involucran solo la porción deCH2: dos modos deestiramiento(ν):simétrico(νs) yantisimétrico(νas); y cuatro modos deflexión:tijera(δ),balanceo(ρ),meneo(ω) ytorsión(τ), como se muestra a continuación. Las estructuras que no tienen los dos gruposX{\displaystyle {\ce {X}}}adicionales adjuntos tienen menos modos porque algunos modos están definidos por relaciones específicas con esos otros grupos adjuntos. Por ejemplo, en el agua, los modos de balanceo, meneo y torsión no existen porque estos tipos de movimientos de los átomos de H representan una simple rotación de toda la molécula en lugar de vibraciones dentro de ella. En el caso de moléculas más complejas, también pueden estar presentes modos vibracionalesfuera del plano(γ).​
Estas figuras no representan el "retroceso" de los átomos deC{\displaystyle {\ce {C}}}, que, aunque están necesariamente presentes para equilibrar los movimientos generales de la molécula, son mucho más pequeños que los movimientos de los átomos deH{\displaystyle {\ce {H}}}más ligeros.
Las bandas IR más simples y más importantes ofundamentalessurgen de las excitaciones de los modos normales, las distorsiones más simples de la molécula, desde elestado fundamentalconnúmero cuántico vibratoriov=0{\displaystyle v=0}hasta el primerestado excitadocon número cuántico vibratoriov=1{\displaystyle v=1}. En algunos casos, se observanbandasarmónicas. Una banda armónica surge de la absorción de un fotón que conduce a una transición directa del estado fundamental al segundo estado vibratorio excitado (v=2{\displaystyle v=2}). Tal banda aparece aproximadamente al doble de la energía de la banda fundamental para el mismo modo normal. Algunas excitaciones, los llamadosmodos de combinación, implican la excitación simultánea de más de un modo normal. El fenómeno de laresonancia de Fermipuede surgir cuando dos modos son similares en energía; La resonancia de Fermi da como resultado un cambio inesperado en la energía y la intensidad de las bandas, etc.
El espectro infrarrojo de una muestra se registra pasando un haz de luz infrarroja a través de la muestra. Cuando la frecuencia del IR es la misma que la frecuencia vibratoria de un enlace o colección de enlaces, se produce la absorción. El examen de la luz transmitida revela cuánta energía se absorbió en cada frecuencia (o longitud de onda). Esta medición se puede lograr escaneando el rango de longitud de onda usando unmonocromador. Alternativamente, se mide todo el rango de longitud de onda usando un instrumento detransformada de Fouriery luego se genera un espectro detransmitanciaoabsorbanciausando un procedimiento dedicado.
Esta técnica se usa comúnmente para analizar muestras conenlaces covalentes. Los espectros simples se obtienen a partir de muestras con pocos enlaces activos IR y altos niveles de pureza. Las estructuras moleculares más complejas conducen a más bandas de absorción y espectros más complejos.
Las muestras gaseosas requieren una celda de muestra con unatrayectorialarga para compensar la dilución. La longitud de la ruta de la celda de muestra depende de la concentración del compuesto de interés. Un tubo de vidrio simple con una longitud de 5 a 10 cm equipado con ventanas infrarrojas transparentes en ambos extremos del tubo se puede utilizar para concentraciones de varios cientos de ppm. Las concentraciones de gas de muestra menor a 1 ppm se pueden medir con unacelda de Whiteen la que la luz infrarroja es guiada con espejos para viajar a través del gas. Las celdas de White están disponibles con una longitud de trayectoria óptica desde 0,5 m hasta cien metros.
Las muestras líquidas se pueden intercalar entre dos placas de una sal (comúnmentecloruro de sodioo sal común, aunque también se usan varias otras sales, comobromuro de potasioofluoruro de calcio).​ Las placas son transparentes a la luz infrarroja y no introducen líneas en los espectros.
Las muestras sólidas se pueden preparar de diversas formas. Un método común es triturar la muestra con un agente triturador aceitoso (generalmente aceite mineralNujol). Se aplica una fina película demullsobre placas de sal y se mide. El segundo método consiste en moler finamente una cantidad de la muestra con una sal especialmente purificada (generalmentebromuro de potasio) (para eliminar los efectos de dispersión de los cristales grandes). Esta mezcla de polvo se prensa luego en unaprensamecánica para formar una pastilla translúcida a través de la cual puede pasar el haz del espectrómetro.​ Una tercera técnica es la técnica de"película fundida", que se utiliza principalmente para materiales poliméricos. La muestra se disuelve primero en un disolvente nohigroscópico. Se deposita una gota de esta solución sobre la superficie de la celda deKBroNaCl. A continuación, la solución se evapora hasta sequedad y la película formada en la celda se analiza directamente. Es importante tener cuidado para asegurarse de que la película no sea demasiado gruesa, de lo contrario la luz no puede pasar. Esta técnica es adecuada para análisis cualitativos. El último método consiste en utilizar unamicrotomíapara cortar una película delgada (20-100 μm)  de una muestra sólida. Esta es una de las formas más importantes de analizar productos plásticos defectuosos, por ejemplo, porque se conserva la integridad del sólido
Enespectroscopía fotoacústica, la necesidad de tratamiento de la muestra es mínima. La muestra, líquida o sólida, se coloca en la copa de muestra que se inserta en la celda fotoacústica que luego se sella para la medición. La muestra puede ser una pieza sólida, en polvo o básicamente en cualquier forma para la medición. Por ejemplo, se puede insertar un trozo de roca en la copa de muestra y medir el espectro.
Es típico registrar el espectro tanto de la muestra como de una "referencia". Este paso controla una serie de variables, por ejemplo, undetector de infrarrojos, que pueden afectar al espectro. La medida de referencia permite eliminar la influencia del instrumento.
La "referencia" apropiada depende de la medición y su objetivo. La medida de referencia más simple es simplemente retirar la muestra (reemplazándola por aire). Sin embargo, a veces una referencia diferente es más útil. Por ejemplo, si la muestra es un soluto diluido disuelto en agua en un vaso de precipitación, una buena medida de referencia podría ser medir agua pura en el mismo vaso de precipitación. Entonces, la medición de referencia cancelaría no solo todas las propiedades instrumentales (como la fuente de luz que se usa), sino también las propiedades de absorción y reflexión de la luz del agua y el vaso de precipitación, y el resultado final solo mostraría las propiedades del soluto (al menos aproximadamente).
Una forma común de comparar con una referencia es secuencialmente: primero mida la referencia, luego reemplace la referencia por la muestra y mida la muestra. Esta técnica no es perfectamente confiable; Si la lámpara de infrarrojos es un poco más brillante durante la medición de referencia, luego un poco más tenue durante la medición de la muestra, la medición se distorsionará. Los métodos más elaborados, como una configuración de "dos haces" (ver figura), pueden corregir este tipo de efectos para dar resultados muy precisos. El método deadición estándarse puede utilizar para cancelar estadísticamente estos errores.
Sin embargo, entre las diferentes técnicas basadas en la absorción que se utilizan para la detección de especies gaseosas, laespectroscopía de cavidad de anillo(CRDS) se puede utilizar como un método sin calibración. El hecho de que el CRDS se base en las mediciones de la vida útil de los fotones (y no en la intensidad del láser) hace que no sea necesario realizar ninguna calibración y comparación con una referencia.​
Laespectroscopía de infrarrojos portransformada de Fourier(FTIR)es una técnica de medición que permite registrar espectros de infrarrojos. La luz infrarroja se guía a través de uninterferómetroy luego a través de la muestra (o viceversa). Un espejo móvil dentro del aparato altera la distribución de la luz infrarroja que pasa a través del interferómetro. La señal registrada directamente, denominada "interferograma", representa la salida de luz en función de la posición del espejo. Una técnica de procesamiento de datos llamadatransformada de Fourierconvierte estos datos en bruto en el resultado deseado (el espectro de la muestra): Salida de luz en función de lalongitudinfrarroja (o equivalentemente,número de onda). Como se describió anteriormente, el espectro de la muestra siempre se compara con una referencia.
Un método alternativo para adquirir espectros es el método"dispersivo"o"monocromadorde barrido". En este enfoque, la muestra se irradia secuencialmente con varias longitudes de onda únicas. El método dispersivo es más común enespectroscopía UV-VIS, pero es menos práctico en el infrarrojo que el método FTIR. Una razón por la que se favorece el FTIR se denomina"ventaja de Fellgett"o"ventaja de multiplexación": la información en todas las frecuencias se recopila simultáneamente, lo que mejora tanto la velocidad como larelación señal-ruido. Otro se llama"Ventaja de rendimiento de Jacquinot": una medición dispersiva requiere detectar niveles de luz mucho más bajos que una medición FTIR.​ Existen otras ventajas, así como algunas desventajas,​ pero prácticamente todos los espectrómetros infrarrojos modernos son instrumentos FTIR.
Existen varias formas demicroscopía infrarroja. Estos incluyen versiones IR de microscopía de sub-difracción​​ como IRNSOM,​microspectroscopía fototérmica,Nano-FTIRyespectroscopía infrarroja basada en microscopio de fuerza atómica(AFM-IR).
La espectroscopía infrarroja no es el único método de estudiar los espectros vibracionales moleculares. Laespectroscopía Ramanimplica un proceso dedispersión inelásticaen el que la molécula solo absorbe una parte de la energía de un fotón incidente y la parte restante se dispersa y detecta. La diferencia de energía corresponde a la energía vibratoria absorbida. Lasreglas de selecciónpara espectroscopía infrarroja y Raman son diferentes al menos para algunassimetrías moleculares, por lo que los dos métodos son complementarios en el sentido de que observan vibraciones de diferentes simetrías.
Otro método es laespectroscopía de pérdida de energía de electrones(EELS), en la que la energía absorbida es proporcionada por un electrón disperso inelásticamente en lugar de un fotón. Este método es útil para estudiar las vibraciones de moléculasadsorbidasen una superficie sólida.
Recientemente, laEELS de alta resolución(HREELS) ha surgido como una técnica para realizar espectroscopía vibracional en unmicroscopio electrónico de transmisión(TEM).​ En combinación con la alta resolución espacial del TEM, se han realizado experimentos sin precedentes, como mediciones de temperatura a nanoescala,​​ mapeo de moléculas marcadas isotópicamente,​ mapeo de modos de fonón en posición y momento,​​ superficie vibratoria y mapeo de modo de volumen en nanocubos,​ e investigaciones de modos depolaritónen cristales de van der Waals.​ El análisis de modos vibracionales que son inactivos en IR, pero que aparecen enDispersión de neutrones inelásticostambién es posible a alta resolución espacial usando EELS.​ Aunque la resolución espacial de los HREEL es muy alta, las bandas son extremadamente amplias en comparación con otras técnicas.​
Mediante el uso desimulacionespor computadora y análisis enmodo normal, es posible calcular frecuencias teóricas de moléculas.​
La espectroscopía IR se usa a menudo para identificar estructuras porque losgrupos funcionalesdan lugar a bandas características tanto en términos de intensidad como de posición (frecuencia). Las posiciones de estas bandas se resumen en tablas de correlación como se muestra a continuación.
Un espectrógrafo se interpreta a menudo como que tiene dos regiones.​
En la región funcional hay uno a unos pocos canales por grupo funcional.​
En la región de huellas dactilares hay muchos canales que forman un patrón intrincado que se puede usar como una huella dactilar para determinar el compuesto.​
Para muchos tipos de muestras, las asignaciones son conocidas, es decir, qué deformaciones de enlace están asociadas con qué frecuencia. En tales casos, se puede obtener más información sobre la fuerza de un vínculo, basándose en la directriz empírica llamadaRegla de Badger. Publicado originalmente porRichard McLean Badgeren 1934,​ esta regla establece que la fuerza de un enlace (en términos de constante de fuerza) se correlaciona con la longitud del enlace. Es decir, el aumento de la fuerza de la unión conduce al correspondiente acortamiento de la unión y viceversa.
La espectroscopía infrarroja es una técnica simple y confiable ampliamente utilizada en química orgánica e inorgánica, en investigación e industria. Se utiliza en aplicaciones de control de calidad, medición dinámica y monitoreo, como la medición desatendida a largo plazo de concentraciones deCO2{\displaystyle {\ce {CO2}}}en invernaderos y cámaras de crecimiento mediante analizadores de gas infrarrojos.
También se utiliza enanálisis forensesen casos penales y civiles, por ejemplo, para identificar ladegradación de polímeros. Se puede utilizar para determinar elcontenido de alcohol en sangrede un presunto conductor ebrio.
La espectroscopía IR se ha utilizado con éxito en el análisis y la identificación depigmentosenpinturas​ y otros objetos de arte​ comomanuscritos iluminados.​
Una forma útil de analizar muestras sólidas sin la necesidad de cortar muestras utiliza ATR o espectroscopía dereflectancia total atenuada. Con este enfoque, las muestras se presionan contra la cara de un solo cristal. La radiación infrarroja atraviesa el cristal y solo interactúa con la muestra en la interfaz entre los dos materiales.
Con el aumento de la tecnología en el filtrado por computadora y la manipulación de los resultados, las muestras en solución ahora se pueden medir con precisión (el agua produce una amplia absorbancia en el rango de interés y, por lo tanto, hace que los espectros sean ilegibles sin este tratamiento informático).
Algunos instrumentos también identifican automáticamente la sustancia que se mide a partir de un almacén de miles de espectros de referencia almacenados.
La espectroscopía infrarroja también es útil para medir el grado de polimerización en la fabricación depolímeros. Los cambios en el carácter o la cantidad de un vínculo en particular se evalúan midiendo a una frecuencia específica a lo largo del tiempo. Los instrumentos de investigación modernos pueden tomar medidas infrarrojas en el rango de interés con una frecuencia de hasta 32 veces por segundo. Esto se puede hacer mientras se realizan mediciones simultáneas utilizando otras técnicas. Esto hace que las observaciones de reacciones y procesos químicos sean más rápidas y precisas.
La espectroscopía infrarroja también se ha utilizado con éxito en el campo de la microelectrónica de semiconductores:​ por ejemplo, la espectroscopía infrarroja puede aplicarse a semiconductores comosilicio,arseniuro de galio,nitruro de galio,Seleniuro de zinc, silicio amorfo,nitruro de silicio, etc.
Otra aplicación importante de la espectroscopía infrarroja es en laindustria alimentariapara medir laconcentraciónde varios compuestos en diferentes productos alimenticios​​
Los instrumentos ahora son pequeños y se pueden transportar, incluso para su uso en pruebas de campo.
La espectroscopía infrarroja también se utiliza en dispositivos de detección de fugas de gas como los DP-IR y EyeCGA.​ Estos dispositivos detectan fugas de gas de hidrocarburos en el transporte de gas natural y petróleo crudo.
En febrero de 2014, laNASAanunció una base de datos muy mejorada,​ basada en espectroscopía IR, para rastrearhidrocarburos aromáticos policíclicos(HAP) en eluniverso. Según los científicos, más del 20% delcarbonodel universo puede estar asociado con los HAP, posiblesmateriales de partidapara laformación de lavida. Los HAP parecen haberse formado poco después delBig Bang, están muy extendidos por todo el universo y están asociados connuevas estrellasyexoplanetas.​
Los desarrollos recientes incluyen un espectrómetro IR en miniatura que está vinculado a una base de datos basada en la nube y es adecuado para el uso diario personal,​ y chips espectroscópicos NIR​ que pueden integrarse en teléfonos inteligentes y varios dispositivos.
Los diferentes isótopos en una especie particular pueden exhibir diferentes detalles finos en la espectroscopía infrarroja. Por ejemplo, se determina experimentalmente que la frecuencia de estiramientoO−O{\displaystyle {\ce {O-O}}}(en centímetros recíprocos) de la oxihemocianinaes 832 y 788 cmparav{\displaystyle v}(O16−16{\displaystyle {\ce {^{16}O-^{16}}}}O{\displaystyle {\ce {O}}}) yv{\displaystyle v}(O18−18O{\displaystyle {\ce {^{18}O-^{18}O}}}), respectivamente.
Al considerar el enlaceO−O{\displaystyle {\ce {O-O}}}como un resorte, la frecuencia de absorbancia se puede calcular como unnúmero de onda[= frecuencia/(velocidad de la luz)]
dondekes la constante de resorte para el enlace,ces la velocidad de la luz yμes lamasa reducidadel sistemaA−B{\displaystyle {\ce {A - B}}}:
(mi{\displaystyle m_{i}}es la masa del átomoi{\displaystyle i}).
Las masas reducidas paraO16−16{\displaystyle {\ce {^{16}O-^{16}}}}O{\displaystyle {\ce {O}}}yO18−18O{\displaystyle {\ce {^{18}O-^{18}O}}}pueden aproximarse a 8 y 9 respectivamente. Por lo tanto
dondeν{\displaystyle \nu }es el número de onda; [número de onda = frecuencia/(velocidad de la luz)]
Se ha descubierto que el efecto de los isótopos, tanto en la vibración como en la dinámica de desintegración, es más fuerte de lo que se pensaba. En algunos sistemas, como el silicio y el germanio, la desintegración del modo de estiramiento antisimétrico del oxígeno intersticial implica el modo de estiramiento simétrico con una fuerte dependencia de isótopos. Por ejemplo, se demostró que para una muestra de silicio natural, la vida útil de la vibración antisimétrica es de 11,4 ps. Cuando el isótopo de uno de los átomos de silicio aumenta aSi29{\displaystyle {\ce {^{29}Si}}}, la vida útil aumenta a 19 ps. De manera similar, cuando el átomo de silicio se cambia aSi30{\displaystyle {\ce {^{30}Si}}}, la vida útil se convierte en 27 ps.​
Elanálisis de espectroscopía de correlación infrarroja bidimensionalcombina múltiples muestras de espectros infrarrojos para revelar propiedades más complejas. Al extender la información espectral de una muestra perturbada, se simplifica el análisis espectral y se mejora la resolución. Los espectros 2D sincrónicos y 2D asincrónicos representan una descripción gráfica de los cambios espectrales debidos a una perturbación (como un cambio de concentración o de temperatura), así como la relación entre los cambios espectrales en dos números de onda diferentes.
Laespectroscopía infrarroja bidimensional no lineal​​ es la versión infrarroja de laespectroscopía de correlación. La espectroscopía infrarroja bidimensional no lineal es una técnica que se ha hecho disponible con el desarrollo depulsosláser infrarrojos defemtosegundos. En este experimento, primero se aplica un conjunto de pulsos de bomba a la muestra. A esto le sigue un tiempo de espera durante el cual se permite que el sistema se relaje. El tiempo de espera típico es de cero a varios picosegundos, y la duración se puede controlar con una resolución de decenas de femtosegundos. Luego se aplica un pulso de sonda, lo que resulta en la emisión de una señal de la muestra. El espectro infrarrojo bidimensional no lineal es una gráfica de correlación bidimensional de la frecuencia ω1que fue excitada por los pulsos iniciales de la bomba y la frecuencia ω3excitada por el pulso de la sonda después del tiempo de espera. Esto permite observar el acoplamiento entre diferentes modos vibracionales; debido a su resolución de tiempo extremadamente fina, se puede usar para monitorear la dinámica molecular en una escala de tiempo de picosegundos. Todavía es una técnica en gran parte inexplorada y se está volviendo cada vez más popular para la investigación fundamental.
Al igual que con la espectroscopía de resonancia magnética nuclear bidimensional (2DNMR), esta técnica extiende el espectro en dos dimensiones y permite la observación de picos cruzados que contienen información sobre el acoplamiento entre diferentes modos. En contraste con 2DNMR, la espectroscopía infrarroja bidimensional no lineal también implica la excitación de armónicos. Estas excitaciones dan como resultado picos de absorción en estado excitado ubicados debajo de los picos diagonales y cruzados. En 2DNMR, se utilizan con frecuencia dos técnicas distintas,COSYyNOESY. Los picos cruzados en el primero están relacionados con el acoplamiento escalar, mientras que en el segundo están relacionados con la transferencia de espín entre diferentes núcleos. En espectroscopía infrarroja bidimensional no lineal, se han extraído análogos de estas técnicas 2DNMR. La espectroscopía infrarroja bidimensional no lineal con tiempo de espera cero corresponde a COSY, y la espectroscopía infrarroja bidimensional no lineal con tiempo de espera finito que permite la transferencia de población vibratoria corresponde a NOESY. La variante COSY de espectroscopía infrarroja bidimensional no lineal se ha utilizado para la determinación del contenido de estructura secundaria de proteínas.​