表面增强拉曼散射_SERS_衬底的研究及应用_董前民
光电表面增强拉曼技术研究与应用
光电表面增强拉曼技术研究与应用光电表面增强拉曼技术(Surface-enhanced Raman scattering, SERS)是一种在微纳米金属表面上提高某些分子拉曼散射信号强度的方法。
它的应用涵盖材料科学、化学、生物学和医学等多个领域，具有重要的理论和实际意义。
SERS基本原理SERS是一种非常敏感的分析技术，其基本原理有两个方面：1. 光学过程当有光入射到金纳米粒子上时，一部分光被散射，另一部分被吸收。
这种被吸收的光，就会激发表面等离子体振荡，进而产生电场增强效应。
当另一束光照射到这些电场较强的位置时，被检测分子的拉曼散射信号就会被增强。
2. 化学过程金纳米粒子表面化学吸附有一些分子，这些分子可以通过与金表面产生复合物的方式，进一步增强拉曼散射信号。
同时，金纳米粒子的形状、大小、密度和表面性质等，也会对SERS信号的增强效应产生很大的影响。
SERS的应用SERS和Raman光谱学相结合，可以成为一种高灵敏度、无标记、无污染、非接触的化学传感器。
现有的研究表明，SERS可以用于检测药物、生物标志物、有机分子、重金属、气体、环境污染物等各种物质。
药物检测SERS技术可以用于检测一些常见的药物，如首次申请的阿尔兹海默病治疗药物多奈哌齐(Donepezil)。
一项研究表明，用SERS 检测Donepezil，可以在非常低的浓度下，迅速且准确地鉴别出其结构。
生物检测人体液体中或尿液中的蛋白质和核酸等生物分子都含有一些特定的无机盐离子，这些离子可以和金纳米颗粒表面发生静电作用。
因此，SERS技术可以用于检测一些生物分子。
这项技术在癌症和其它慢性疾病的诊断中有很大的应用前景。
环境检测一些研究者利用SERS技术研究环境中的污染物，如苯、亚甲基蓝和二甲基亚硝胺等。
因此，SERS技术不仅可以应用在食品、医药等领域，也可以在环境污染控制方面起到重要的作用。
SERS技术发展趋势目前，SERS技术正在得到快速发展。
表面增强拉曼光谱技术研究及其应用
表面增强拉曼光谱技术研究及其应用近年来，表面增强拉曼光谱技术（Surface-Enhanced Raman Spectroscopy，SERS）作为一种非常有效的表征方法，被广泛应用在许多领域中。
本文旨在介绍SERS技术的研究现状、发展趋势和应用前景。
一、SERS技术发展现状SERS是拉曼散射(Raman scattering，RS)理论与化学增强效应（Chemical Enhancement Effect）的相互作用，所谓增强效应是指当分子接触到金属或者金属纳米颗粒表面之后，其表面电子的振荡会与分子的振动模式相互耦合，从而使得拉曼信号强度增强了数百倍。
近年来，不断有学者在SERS基础理论研究方面持续发掘，其中包括表面等离子体效应、表面局域化电等效应、表面声子极化效应等等。
在SERS技术的应用上，SERS的发展离不开现代纳米技术的发展与突破，现在已经可以合成出各种形状、大小和组成的金属纳米颗粒，例如为SERS提供高灵敏度的银、金纳米颗粒。
与此同时，SERS也有着丰富的应用场景，如医疗诊断、环境污染监测、食品安全等。
二、SERS在医疗诊断中的应用SERS技术在医学领域得到了广泛应用，特别是在分析人体流体样本方面展现出巨大潜力，如分析血清、口腔分泌物、尿等。
血清是一种重要的生物样本，血清中存在着大量复杂混杂的小分子成分，如脂质、代谢产物等等，因此快速而准确地判断血清样本的种类和性质是一个迫切需要解决的问题。
利用SERS技术，可以通过聚集的金属纳米颗粒的占据作用，从混合的血清中筛选出不同成分的分子。
比如Adamczyk等人使用SERS技术分析了血清中的藻血蛋白和网膜素，取得了不错的结果。
三、SERS在环境污染监测中的应用SERS技术在环境污染监测中具有显著的优越性。
传统的检测方法在检测环境中的有毒化学物质时会受到环境干扰、样品类型、检测费用等等许多限制，而SERS技术可以通过减少杂质对检测的干扰来解决这些问题。
材料表面增强拉曼光谱技术的研究进展
材料表面增强拉曼光谱技术的研究进展近年来，材料表面增强拉曼光谱技术（surface-enhanced Raman spectroscopy，SERS）被广泛应用于材料科学、化学生物学等领域，并取得了重要突破。
本文将介绍材料表面增强拉曼光谱技术的研究进展。
一、SERS基本原理SERS技术是通过将待测分子或其它化合物吸附在纳米金属表面上，使其分子振动能够与金属表面产生电磁效应耦合，从而增强其拉曼散射信号。
这一技术因其极高的灵敏度和选择性，在表面分析、化学生物传感器、能源储存等方面广泛应用。
二、SERS的应用领域1、表面分析SERS技术在表面分析中得到广泛应用。
例如，研究人员利用SERS技术对材料表面的拉曼信号进行分析，获得了高分辨率和高灵敏度的表面图像，从而研究材料表面的物理和化学性质。
2、化学生物传感器SERS技术已经成为一种最有前途的生物传感器技术之一。
利用SERS技术，可以直接对生化制品进行无标记检测，实现了对生物分子（如DNA、蛋白质等）的定量检测和快速识别，从而有助于生物传感器的发展。
3、能源储存近年来，研究人员在能源储存方面也开展了一些应用研究。
例如，利用SERS技术探究锂离子电池中的还原机制、研究水溶性电解质的电化学红ox反应等，都为能源储存提供了新的方法。
三、SERS技术的未来发展1、材料性质的优化SERS技术的发展离不开纳米材料作为SERS活性基材。
因此，纳米材料的优化将会是SERS技术未来发展的一个重点，这将会涉及到纳米材料的种类、形态、大小、表面性质等方面。
2、新的应用领域开发SERS技术具有灵敏度高、选择性强等优点，因此，未来发展中还将探索更多的应用领域。
例如，开展铁坦粒子表面的研究、材料表面的性质分析等，都有望实现。
3、SERS技术与其它技术的相结合SERS技术也可以与其它表面分析技术相结合，如原子力显微镜技术和扫描电子显微镜技术等，以实现更加全面和高效的分析和研究。
综上所述，SERS技术在表面分析、化学生物传感器、能源储存等方面的应用已经取得了重要的突破，并在未来的发展中具有广阔的应用前景。
表面增强拉曼光谱的原理与应用
表面增强拉曼光谱的原理与应用概述：表面增强拉曼光谱（Surface-enhanced Raman Spectroscopy，简称SERS）是一种利用金属纳米结构表面增强共振的拉曼散射信号的方法。
本文将详细介绍SERS的原理和其在化学、生物、材料等领域的应用。
一、SERS的原理SERS的基本原理源于两个关键因素：共振增强效应和电场增强效应。
1. 共振增强效应金属纳米结构的表面存在共振精细结构，当激光与共振精细结构相匹配时，可以实现高度增强的拉曼散射峰。
这种共振增强效应是通过表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance，简称SPR）实现的。
2. 电场增强效应金属纳米结构的表面存在极强的电场增强效应。
当分子与金属表面接触时，分子中的电荷会受到金属表面局域电场的强烈影响，从而导致拉曼散射信号的增强。
这种电场增强效应可以极大地提高拉曼散射信号的灵敏度。
二、SERS的应用领域SERS作为一种高灵敏度的分析技术，已经在多个领域得到了广泛应用。
以下是SERS在化学、生物和材料领域的应用。
1. 化学领域SERS可以用于分子结构鉴定、化学反应动力学研究和分子吸附等方面。
通过SERS技术，可以获得很高的分子识别能力，从而在化学反应的机理研究中发挥重要作用。
2. 生物领域SERS广泛应用于生物分子的检测、生物传感和生物成像等方面。
由于SERS技术对生物分子的高灵敏度，可以用于检测低浓度的蛋白质、DNA和药物等生物分子，有助于生物医学研究和临床诊断。
3. 材料领域在材料科学领域，SERS可以用于表面增强光催化、纳米材料的表征和表面等离子体共振等方面的研究。
SERS技术不仅可以提供材料的化学组成信息，还可以揭示材料的结构和光学性质，对材料的表征提供了有力的手段。
三、SERS的发展前景与挑战虽然SERS在分析领域具有广泛的应用前景，但仍然面临着一些挑战。
首先，SERS在实际应用中需要制备高度可重复和稳定的金属纳米结构，这对技术的推广应用提出了要求。
表面增强拉曼光谱在分析化学中的应用研究报告
表面增强拉曼光谱在分析化学中的应用研究报告摘要：本研究报告综述了表面增强拉曼光谱（surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS）在分析化学中的应用。
SERS是一种基于表面增强效应的光谱技术，通过将分析物吸附在具有高增强效应的表面上，实现对微量分析物的高灵敏度检测。
本报告首先介绍了SERS的原理和表面增强效应的机制，然后详细阐述了SERS在分析化学中的应用，包括生物分析、环境分析和食品安全等领域。
最后，对SERS的发展趋势进行了展望。
1. 引言表面增强拉曼光谱（SERS）是一种结合了拉曼光谱和表面增强效应的光谱技术，广泛应用于分析化学领域。
SERS技术通过将分析物吸附在具有高增强效应的纳米结构表面上，大幅提高了拉曼信号的强度，从而实现对微量分析物的高灵敏度检测。
由于其高灵敏度、非破坏性和无需标记等优点，SERS在生物分析、环境分析和食品安全等领域具有广阔的应用前景。
2. SERS原理和表面增强效应机制SERS的原理基于拉曼散射现象，即当分子受到光激发时，会发生散射光的频率发生变化，形成拉曼光谱。
而表面增强效应是指当分析物吸附在具有高增强效应的表面上时，其拉曼信号会被极大增强。
这种增强效应主要来源于两个机制：电磁增强效应和化学增强效应。
电磁增强效应是指当分析物吸附在金属纳米颗粒表面时，由于金属纳米颗粒的局域表面等离子共振，导致电场强度增强，从而增强了拉曼信号。
化学增强效应是指分析物与金属表面之间的化学相互作用，如化学吸附、电荷转移和共价键形成等，进一步增强了拉曼信号。
3. SERS在生物分析中的应用SERS在生物分析中具有广泛的应用，可以用于检测生物分子、细胞和组织等。
例如，SERS可以用于检测生物标志物，如蛋白质、核酸和糖类等，实现对癌症、心血管疾病和传染病等疾病的早期诊断。
此外，SERS还可以用于研究细胞内代谢过程和药物递送等生物学过程。
4. SERS在环境分析中的应用SERS在环境分析中的应用主要包括水质监测、土壤污染和大气污染等领域。
表面增强拉曼散射技术在化学生物传感中的应用
表面增强拉曼散射技术在化学生物传感中的应用引言：近年来，随着化学生物传感技术的发展，表面增强拉曼散射技术（Surface-enhanced Raman Scattering, SERS）作为一种快速、高灵敏度的方法，被广泛应用于化学生物传感领域。
本文将重点介绍SERS技术的原理和应用，以及其在化学生物传感中的应用。
一、SERS技术原理SERS技术是在金属表面上产生的表面增强拉曼散射效应的基础上发展起来的。
SERS效应是基于拉曼散射效应的一种增强现象，通过在金属纳米结构表面吸附分子来使其拉曼散射信号变得更强，并且具有高灵敏度和高选择性。
SERS技术的原理包括两个主要方面：1. 表面增强效应：当分子吸附在金属表面时，金属纳米结构表面的局域电子场可引起电荷分离和极化，从而增强分子的电场效应。
这种增强效应使得分子的拉曼散射截面积增大了数千倍，从而提高了拉曼信号的强度。
2. 化学增强效应：金属表面的化学反应也可以增强SERS 效果。
例如，金属纳米结构表面的氧化物或腐蚀产物能够与吸附分子发生化学反应，从而引起拉曼信号的增强。
二、SERS技术在化学传感中的应用1. 分子检测和识别：SERS技术能够对不同分子进行快速、准确的检测和识别。
通过金属纳米结构表面的增强效应，对吸附分子的拉曼散射信号进行放大，从而实现对微量分子的高灵敏检测。
SERS技术广泛应用于食品安全领域，如检测农药残留、食品添加剂、重金属等。
2. 生物传感和分析：SERS技术在生物传感和分析领域也有广泛的应用。
例如，通过将金属纳米结构修饰在生物传感器表面，可以实现对生物标志物的快速检测。
SERS技术的高灵敏度和选择性使得它成为研究和诊断癌症、感染疾病等生物医学问题的重要工具。
3. 药物分析和研究：SERS技术在药物分析和研究中也发挥了重要作用。
通过SERS技术可以实现对药物的定量和定性分析，同时可以研究药物的结构和相互作用。
这对于药物研发、药物代谢研究等具有重要意义。
表面增强拉曼光谱技术在毒品检测中的应用研究
表面增强拉曼光谱技术在毒品检测中的应用研究表面增强拉曼光谱技术（surface-enhanced Raman scattering，SERS）是一种结合了拉曼光谱技术和纳米材料的新型分析技术。
相比传统拉曼光谱技术，SERS可以提高拉曼散射强度，增强信号的强度，提高检测灵敏度和准确性。
在毒品检测领域，SERS技术被广泛应用于毒品的定性和定量分析。
SERS技术的优点之一是其高灵敏度。
通过使用纳米颗粒或纳米结构材料作为SERS基底，可以实现目标物质的特征峰的显著增强，从而提高了检测能力。
在毒品检测中，这意味着即使目标物质的含量非常低，SERS技术也能够检测到其存在。
研究人员使用SERS技术成功检测到了微量的毒品类物质，如海洛因和可卡因。
另一个SERS技术的优点是其高选择性。
通过选择合适的纳米材料作为SERS基底，可以实现对特定化合物的选择性检测。
毒品常常是复杂的混合物，包含许多不同的化合物。
在传统的检测方法中，这些复杂性往往导致误判和不准确的结果。
而SERS技术可以通过调整纳米材料的性质，实现对特定化合物的选择性检测。
研究人员使用具有特定表面功能的金纳米颗粒作为SERS基底，成功实现了对大麻中特定成分的选择性检测。
除了提高灵敏度和选择性，SERS技术还具有快速、简便和非破坏性的特点。
这使得SERS技术在实际的毒品检测中具有广泛的应用前景。
许多实验室已经开发出基于SERS的便携式检测设备，可以在现场进行快速的毒品检测。
这些设备可以通过简单的样品制备步骤和快速的光谱采集技术，仅需几分钟的时间就可以得出准确的结果。
SERS技术在毒品检测中仍面临一些挑战和限制。
SERS技术的应用依赖于纳米材料的制备和修饰技术。
这些技术对于一般用户来说比较复杂，需要专门的培训和设备支持。
SERS 技术对于样品制备的要求较高。
样品处理过程中的污染物可能会影响到SERS信号的强度和准确性。
一些毒品可能具有复杂的结构和化学组分，这可能会导致SERS信号的难以解读和分析。
表面增强拉曼技术在生物医学诊断中的应用研究
表面增强拉曼技术在生物医学诊断中的应用研究表面增强拉曼技术（Surface-enhanced Raman Spectroscopy，SERS）是一种非常高效的光谱技术。
相较于传统拉曼技术，SERS 能够提供更高的检测灵敏度和更低的检测限值。
因此，它的应用领域也不断扩大，特别是在生物医学诊断领域中。
本文将重点探讨SERS在生物医学诊断中的应用，包括其原理、优势以及具体的实验方法和实际应用情况。
一、原理介绍拉曼技术是一种基于光谱学的非侵入式检测技术，通常可以用来对样品进行化学分析和表征。
然而，传统拉曼技术因其灵敏度较低而难以应用于生物学系统中。
SERS的出现解决了这个问题。
SERS技术通过在金属纳米结构中引入局部表面等离激元（Surface Plasmon Resonance，SPR）来增强拉曼信号，从而提高了检测灵敏度和分辨率。
当样品与金属纳米结构接触时，拉曼散射的电场被局部增强，使得样品分子的振动和拉曼光谱信号比其在常规拉曼技术中更容易被检测到。
由于SERS采用了金属纳米结构作为表面增强剂，因此其灵敏度比常规拉曼技术高出许多数量级，甚至达到了分子级别。
二、SERS在生物医学检测中的优势SERS在生物医学诊断中的应用领域非常广泛。
其优势如下：1.高灵敏度和特异性。
与传统拉曼技术相比，SERS技术的灵敏度和特异性都有了显著提高，可以用来检测低浓度的样品。
2.便捷和快速。
SERS技术可用于实时检测表面上的化学变化，并可以在几秒钟之内完成检测过程。
3.非侵入式。
SERS技术可以在不破坏样品的情况下进行测试，并有助于减少病理学检测过程中的组织破坏。
4.多种样品适用。
SERS技术可以用于检测各种生物分子，如蛋白质、DNA、RNA等，且样品来源多样。
三、实验方法SERS技术可以用于检测生物样品中的分子，例如蛋白质、核酸和病原体等。
对于每个不同的样品，需要进行不同的实验方法。
在样品制备方面，主要有两种方法：1.直接光学自组装法：将包含表面增强剂（如金属纳米颗粒）的溶液滴在样品表面，并允许其自组装。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
近年来，随着金属纳米粒子合成技术 的 巨 大 进 步 以 及 一 些新的微纳制备技术的出现，各 种 高 性 能 ＳＥＲＳ衬 底 已 经 制 备出来，目前 ＳＥＲＳ衬底 的 制 备 手 段 主 要 有：金 属 纳 米 粒 子 溶胶溶液、组装在固体基底上 的 金 属 纳 米 粒 子、纳 米 刻 蚀 和
Ｆｉｇ．１ （ａ）Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｇｏｌｄ ｎａｎｏｆｌｏｗｅｒｓ ａｔ ｔｈｅ ｓｏｌｉｄ／ ｌｉｑｕｉｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ．（１）Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ ｏｆ ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｍｐｈｉｐｈｉｌｉｃ ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ｏｎｔｏ ｔｈｅ ａｉｒ／ｗａｔｅｒ ｉｎｔｅｒ－ ｆａｃｅ；（２）ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌａｎｇｍｕｉｒ ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ ａｔ ｔｈｅ ａｉｒ／ ｗａｔｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ；（３）ｃｏｖｅｒｉｎｇ ａ ｃａｒｂｏｎ－ｃｏａｔｅｄ ｃｏｐｐｅｒ ｇｒｉｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｏｐ ｏｆ ｔｈｅ Ｌａｎｇｍｕｉｒ ｍｏｎｏｌａｙｅｒ；（４）ｆｏｒｍａ－ ｔｉｏｎ ｏｆ ｇｏｌｄ ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｖｉａ ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ［５］ ．（ｂ）Ｃｏｖｅｒｉｎｇ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ ＡｕＮＦｓ．（１）Ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｏｆ ＨＡｕＣｌ４ ａｎｄ ＮＨ２ＯＨ ·ＨＣｌ ａｒｅ ｍｉｘｅｄ．（２）Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｐｌａｔｅ ｉｓ ｐｌａｃｅｄ ｈｏｒｉ－ ｚｏｎｔａｌｌｙ ｉｎ ａ ｖｉａｌ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｍｉｘｔｕｒｅ．Ｍｅ－ ｔａｌｌｉｃ ｇｏｌｄ ｉｓ ｆｏｒｍｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｂｕｌｋ ｓｏｌｕｔｉｏｎ．（３）ＡｕＮＦｓ ａｒｅ ｆｏｒｍｅｄ ａｎｄ ａｄｓｏｒｂｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｌａｔｅ．（４）Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｒｅ－ ａｃｔｉｏｎ ｉｓ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ，ｔｈｅ ｐｌａｔｅ ｉｓ ｔａｋｅｎ ｏｕｔ，ｗａｓｈｅｄ，ａｎｄ ｄｒｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｐｏｒｏｕｓ ｇｏｌｄ ｃｏａｔｉｎｇ ｉｓ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ ｓｔａｂｌｅ ａｎｄ ｃａｎ ｂｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ ｗｉｔｈｏｕｔ ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｌｅａｎｉｎｇ．（５）Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｃｏｖｅｒｅｄ ｗｉｔｈ ａｓ－ｐｒｅｐａｒｅｄ ｇｏｌｄ ｌａｙｅｒ．Ｐｈｏｔｏ ｉｍａｇｅ ｏｆ ａ ｓｉｌｉｃｏｎ ｐｌａｔｅ ｃｏｖｅｒｅｄ ｗｉｔｈ ＡｕＮ－ Ｆｓ（ａｐｐｌｉｅｄ ａｓ ｔｈｅ ＳＥＲＳ ｐｌａｔｆｏｒｍ）［６］
直接在固体基底上制备的纳米结构 ＳＥＲＳ衬 底 是 采 用 纳 米光刻技术 制 备 的，最 常 用 的 现 代 光 刻 技 术 为 聚 焦 离 子 束 （ｆｏｃｕｓｅｄ ｉｏｎ ｂｅａｍ，ＦＩＢ）和 电 子 束 光 刻 技 术 （ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｌｉ－ ｔｈｏｇｒａｐｈｙ，ＥＢＬ）。ＦＩＢ 和 ＥＢＬ 已 经 可 以 在 连 续 金 属 超 薄 膜 上获得纳米孔，也可以在可控光学性质的 固 体 基 底 上 获 得 纳 米粒子。这些技术可以精确控 制 纳 米 结 构 的 大 小 和 形 状 ，使 得这些衬底在 ＳＥＲＳ强度上有很高的重现性。
（ＳＥＲＳ）。 ２０世纪８０年代初建立了基于 表 面 等 离 子 体 共 振 和 化 学
机理为主的 ＳＥＲＳ理论［３］，即：电磁场增强机 理（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇ－ ｎｅｔｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ＥＭ）和 电 荷 转 移 增 强 机 理 （ｃｈａｒｇｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ， ＣＴ体 系 而 有 所 不 同。电磁场增强是物理增强机 理，主 要 考 虑 金 属 表 面 局 域 电 场的增强；电荷转移是化学增 强 机 理，主 要 考 虑 金 属 与 分 子 间的化学作用所导致的极化 率 改 变。但 是 目 前，无 论 是 在 理 论还是实验上，电磁场增强机理比电荷转 移 机 理 较 为 成 熟 和 被普遍接受。
２０世纪８０年代中期，人 们 对 ＳＥＲＳ 的 研 究 从 对 这 一 现 象 的 基 础 理 解 转 移 到 有 广 阔 前 景 的 分 析 应 用 上 来 。１９９７ 年 从 单分子中观察到 ＳＥＲＳ光 谱，是 ＳＥＲＳ 领 域 的 一 个 重 要 里 程 碑。单分子 检 测［４］把 ＳＥＲＳ 提 高 到 了 一 种 极 限 检 测 技 术 水 平。ＳＥＲＳ区别于其他相 关 单 分 子 检 测 方 法 的 一 个 最 大 特 点 就是拉曼散射信号包含分析物的振动信 息，使 得 它 相 对 于 荧 光光谱等具有更高的特异性。
能团用来吸附金属纳 米 粒 子。常 用 的 偶 联 剂 （氨 丙 基 三 甲 氧 基硅烷（ＡＰＴＭＳ），２－（２ 吡 啶 基 ）乙 基 三 甲 氧 基 硅 烷 （ＰＥＴ－ ＭＳ）等 ）。
目前比较常用碳包铜网格，硅 片，硅 纳 米 孔 柱 阵 列 等 一 些固体基底做 ＳＥＲＳ基底。衬底的 制 备 在 上 面 自 组 装 的 基 础 上 有 了 改 进 ，使 制 备 过 程 相 对 较 简 单 ，操 作 方 便 。 图１（ａ）为在碳包铜网格／ＨＡｕＣｌ４ 液体之 间 直 接 制 备 Ａｕ 纳米花状 ＳＥＲＳ衬 底 的 过 程；（ｂ）为 在 硅 片 基 底 上 直 接 制 备 金纳米花状 ＳＥＲＳ衬底。这 两 组 实 验 都 采 用 了 在 溶 液 中，通 过化学反应把金属纳米粒子直接组装在 固 体 基 底 上。此 方 法 制备的 Ａｕ或 Ａｇ纳米 粒 子 ＳＥＲＳ 衬 底 可 以 通 过 改 变 反 应 物 的参 数 控 制 合 成 物 质 的 性 质，如：反 应 温 度，反 应 时 间，反 应浓度等。该方法操 作 简 单、成 本 较 低，但 受 实 验 环 境 影 响 较大。 ２．３ 纳 米 光 刻 法
纳米光刻法是直接在固体基底上制备金属纳米结构从而 获得 ＳＥＲＳ衬底。ＥＢＬ 是最被广泛 使 用 的 纳 米 光 刻 技 术。该 技术是把１０～５０ｋｅＶ 的电子 束 聚 焦 在 ＳｉＯｘ／Ｓｉ固 体 基 底 上， 并在其表面涂上电子束抗蚀剂，电子束选 择 性 的 腐 蚀 掉 预 定 形 状 区 域 表 面 的 抗 蚀 剂 ，形 成 预 定 形 貌 的 纳 米 粒 子 阵 列 。
董 前 民 ，杨 艳 敏 ，梁 培 ，李 晓 艳 ，王 乐
中国计量学院光学与电子科技学院，浙江 杭州 ３１００１８
摘 要 表面增强拉曼散射（ｓｕｒｆａｃｅ ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｒａｍａｎ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ，ＳＥＲＳ）是 通 过 吸 附 在 粗 糙 金 属 表 面 或 金 属 纳米结构上的分子与金属表面发生的等离子共 振 （ＳＰＲ）相 互 作 用 而 引 起 的 拉 曼 散 射 增 强 现 象 ，是 一 种 高 灵 敏的探测界面特性和分子间相互作用的光谱手段。文章归纳总结了近年来常用 的 ＳＥＲＳ衬 底 的 制 备 方 法（溶 液中的金属溶胶（ＭＮＰｓ ｉｎ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）、金属 纳 米 粒 子 的 自 组 装（ｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙ）、模 板 法（Ｔｅｍｐｌａｔｅ ｍｅｔｈｏｄ） 和纳米光刻法（Ｎａｎｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ）等；综述了这 些 衬 底 的 表 面 增 强 拉 曼 特 性；着 重 介 绍 了 ＳＥＲＳ 增 强 在 环 境 监测和生物医学应用 上 的 最 新 国 内 外 研 究 动 态 。目 前 已 经 能 够 实 现 增 强 因 子 高 、可 靠 性 好、重 现 性 强 的 ＳＥＲＳ衬底的可控制备，表明 ＳＥＲＳ可以作为一种高性能的分析探测工具，充分实现其潜在应用价值。
１ 发 展 简 介
１９７４ 年，Ｆｌｅｉｓｃｈｍａｎｎ 等 报 道 了 在 粗 糙 的 Ａｇ 电 极 上 电 化学吸附聚乙烯吡咯烷酮（ＰＶＰ）分 子，获 得 了 高 信 噪 比 的 拉 曼光谱，并把拉曼信号的增 强 归 结 于 电 化 学 粗 糙 的 Ａｇ 电 极 面积的增加。１９７７年，有 Ｖａｎ Ｄｕｙｎｅ和 Ｃａｍｐｉｏｎ两个课题组 分别独立证明了获得的拉曼散射信号强度超出了粗糙化过程 产生的面积增加带 来 的 预 期 强 度，计 算 强 度 增 强 大 约 在 １０５ ～１０６ 之 间［２］。这 种 现 象 促 使 大 量 的 研 究 小 组 投 入 其 中 ，促 进了该领域 的 快 速 发 展，该 现 象 被 称 为 表 面 增 强 拉 曼 散 射
第３ ３卷 ，第６期 光 谱 学 与 光 谱 分 析 ２ ０ １ ３ 年 ６ 月 Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ
Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．６，ｐｐ１５４７－１５５２ Ｊｕｎｅ，２０１３
表面增强拉曼散射（ＳＥＲＳ）衬底的研究及应用
关 键 词 表 面 增 强 拉 曼 散 射 （ＳＥＲＳ）；金 属 纳 米 颗 粒 ；纳 米 光 刻 ；自 组 装 中 图 分 类 号 ：Ｏ６５７．３ 文 献 标 识 码 ：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－０５９３（２０１３）０６－１５４７－０６
引 言
表面增强拉曼散射是通过吸附在金属纳米结构表面上的 分子与金属表面发生的等离子共振（ＳＰＲ）相 互 作 用 而 引 起 的 拉曼散射强度增强的现象，是一种非常有 效 的 检 测 拉 曼 信 号 的技术，在 光 谱 分 析、生 物 传 感 等 领 域 有 着 广 泛 的 应 用。 ＳＥＲＳ信号的增强很 大 程 度 上 取 决 于 ＳＥＲＳ 衬 底 的 形 状、尺 寸以及衬底与探测分子之间 的 吸 附 特 性。一 般 ＳＥＲＳ 增 强 因 子的平均值约为１０６，但 是 在 纳 米 粒 子 的 间 隙 位 置 和 尖 锐 突 起 外 表 面 ，局 部 增 强 可 达 到 １０１４［１］。ＳＥＲＳ 衬 底 的 制 备 已 成 为该领域的研究热点。本文综 述 了 各 种 常 用 的 ＳＥＲＳ 衬 底 的 制 备 方 法 、特 性 及 其 在 生 物 医 学 和 环 境 检 测 领 域 的 应 用 。
１５４８
光谱学与光谱分析 第３３卷