拉曼光譜是一種無損分析方法，它是基于光和物質(zhì)的相互作用產(chǎn)生的。當(dāng)激光光源的高強(qiáng)度入射光直接照射到樣品上時(shí)，會(huì)發(fā)生散射現(xiàn)象。當(dāng)散射光與入射光具有相同的波長(zhǎng)時(shí)，這種散射稱為瑞利散射。此外，還有一小部分散射光的波長(zhǎng)與入射光不同，這部分散射光稱為拉曼散射。

 

但是，幾十年來，拉曼光譜技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中并未得到充分利用。

 

這主要?dú)w因于以下兩點(diǎn)：

 

—拉曼信號(hào)相對(duì)較低，因?yàn)樵?06個(gè)入射光子中只有約1個(gè)發(fā)生拉曼散射；

 

—熒光干擾，這取決于分析物分子的性質(zhì)和所用的激發(fā)波長(zhǎng)。熒光比拉曼散射效率高得多，因此可以完全淹沒拉曼信號(hào)。

盡管它們?nèi)�決于所分析物分子和樣品基質(zhì)的散射強(qiáng)度，但正常拉曼散射的典型檢測(cè)限濃度范圍約為1％-10％。對(duì)于疾病檢測(cè)或麻醉品識(shí)別等應(yīng)用，這樣的檢測(cè)限遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。在這種情況下，就要進(jìn)行SERS測(cè)量。

 

surface-enhanced Raman scattering表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）克服了信號(hào)微弱的缺點(diǎn)，可以大大增強(qiáng)拉曼強(qiáng)度。

 

在70年代，研究小組觀察到當(dāng)吸附到粗糙的金屬基質(zhì)上時(shí)，來自有機(jī)分子（如吡啶）的拉曼信號(hào)大大增強(qiáng)。盡管出現(xiàn)了幾種理論來解釋這種現(xiàn)象，但如今人們普遍認(rèn)為增強(qiáng)機(jī)制并非一種：電磁增強(qiáng)機(jī)制占主導(dǎo)地位，而化學(xué)機(jī)制占增強(qiáng)的一小部分。

 

使用由貴金屬（通常是銀或金）制成的粗糙化的納米金屬基底，可以實(shí)現(xiàn)電磁增強(qiáng)。這是由于，當(dāng)激光激發(fā)樣品和納米材料的復(fù)合物時(shí)，會(huì)發(fā)生局域表面等離子共振（上圖），簡(jiǎn)稱LSPR（Localized Surface Plasmon Resonance）。在這種條件下，激光激發(fā)輻射和樣品的散射輻射都會(huì)被放大。從理論上講，該電磁增強(qiáng)可以將信號(hào)增強(qiáng)至1011倍。同時(shí)，化學(xué)增強(qiáng)從理論上可增強(qiáng)104倍。通過組合的增強(qiáng)機(jī)制，使得SERS能夠檢測(cè)到單個(gè)分子的拉曼信號(hào)。

 

 

在過去的二十年中，這些納米結(jié)構(gòu)的制造已成為學(xué)術(shù)研究的一個(gè)熱門領(lǐng)域。SERS基底可以包括膠體懸浮液、固體納米球和涂在硅芯片上的金屬。當(dāng)分析物分子置于納米結(jié)構(gòu)的交界處時(shí)，增強(qiáng)作用往往達(dá)到較高水平，我們也稱為SERS“熱點(diǎn)”。因此研究人員可以定制基底的形狀和等離子激元的活性，以達(dá)到更高的增強(qiáng)水平。

 

 

鹽酸芬太尼的正常拉曼光譜與鹽酸芬太尼在市售SERS基底上的SERS光譜之間的差異。

 

芬太尼的正常拉曼光譜比相應(yīng)的SERS光譜包含更多的峰，SERS波段也比正常拉曼波段更寬。SERS光譜和正常拉曼光譜之間的差異，很大一部分原因是基底造成的。

 

在這種情況下難以使用常規(guī)拉曼譜庫(kù)進(jìn)行SERS光譜分析。因此，我們鼓勵(lì)需要SERS應(yīng)用的用戶創(chuàng)建自己的SERS光譜數(shù)據(jù)庫(kù)。

 

 

瑞士萬通旗下包括Metrohm Raman和B&W Tek兩大拉曼產(chǎn)品品牌，擁有多種類型的拉曼光譜儀，全面覆蓋科研、食品、制藥、安防等多個(gè)領(lǐng)域。

 

目前，我們的手持式拉曼產(chǎn)品中已經(jīng)包括了針對(duì)SERS分析的麻醉品庫(kù)，我們也會(huì)開發(fā)更復(fù)雜的SERS譜庫(kù)便于用戶的使用。