表面增强拉曼散射

表面增强拉曼散射主讲人:张沁怡组员:晋川川,胡泽敏,饶鑫如果毒品中混有其他白色粉末，怎么办？如何修复一幅十二世纪的教堂壁画?表面增强拉曼散射是指当一些分子被吸附到某些粗糙的金属，如金、银或铜的表面时，它们的拉曼谱线强度会得到极大地增强，这种不寻常的拉曼散射增强现象被称为表面增强拉曼散射效应。具体定义发展历程第1篇有关SERS的文章是英国的Fleishmann研究组在1974年发表的Creighton等人通过详细的实验和理论研究后发现，信号增强远大于表面积的增加所能引起的信号增强。他们将此现象称为表面增强拉曼散射效应。SERS技术提升至单分子检测水平，也是一个里程碑式的发展印度物理学家拉曼(C.V.Raman)于1928年发现了光的非弹性散射效应，并因此于1930年获诺贝尔物理学奖。SERSquenchesfluorescenceessentialoil10mmRamansilvercolloidsM.xpiperita514.5nm200015001000500Wavenumber/cm-1RamanIntensitySERSimprovesthedetectionlimit:Adenine10-8M10-7M10-6M10-5M10-3M10-2M10-1M15001000500RamanIntensityRamanWavenumber/cm-115001000500Wavenumber/cm-1RamanIntensitySERSNHNNNNH2HowdoesSERSwork?TheSERSEMenhancementEOmetalcolloidexcitationdetectionSERSmolecule机理电磁场增强化学增强表面等离子体共振避雷针效应由于吸附物和金属基底的化学成键导致非共振增强；由于吸附分子和表面吸附原子形成表面络合物(新分子体系)而导致的共振增强；SERSEMenhancement–shapeeffectSERS:ExcitationofplasmonresonancesinAg(AuorCu)nanoparticlesRamanspectroscopyutilizesopticalpropertiesofnanostructuresWavelength[nm]SCS[nm]J.Kottmannetal.,IFHFieldTheoryGroup,ETHZürichAg,AuorCuWavelength/nmScatteringCrosssectionFieldenhancementTypicalSERSmedia从应用的角度，需要制备稳定的可再生的SERS基底(A)氧化钛/金阵列合成示意图；(B)银阵列/氧化钛颗粒合成示意图；(C)氧化铁/银复合材料富集、组装与检测示意图；(D)镍磁性纳米线的循环使用过程中科院合肥物质科学研究院智能所仿生功能材料研究中心新成果FT-RamanBRUKERRFS100傅立叶变换-拉曼光谱仪FT-Ramanspectroscopy光源：Nd-YAG钇铝石榴石激光器（1.064mm）；检测器：高灵敏度的铟镓砷探头；特点：（1）避免了荧光干扰；（2）精度高；（3）消除了瑞利谱线；（4）测量速度快。药物分析艺术品修复快速检测物质测定应用中成药中微量西药成分的研究中药的荧光现象很强，而荧光是拉曼散射的“硬伤”，特别是在成分复杂的中药中，西药的光谱信号常常被强荧光遮盖，常常表现为以上图谱。马来酸罗格列酮标准品溶液的SERS谱图（C=0.0003%）添加了不同比例的马来酸罗格列酮的中成药水溶液的SERS谱图（马来酸罗格列酮添加于中成药中的比例：a:1%,b:0.8%,c:0.5%,d:0.3%,e:0.1%，f:0%。艺术品修复This12centuryfrescoonachurchwallinItalyneededtoberestored.Whatpaintstouse?Ramananalysisclearlyidentifiedthepaintsandpigmentsthatwereoriginallypresent,permittingacorrectchoiceofcleaningmaterialsandsubsequentrepaintingtorestoreitsoriginalcondition.天然翡翠及翡翠的A、B货只要翡翠饰品的拉曼光谱中存在1116，1609，3069和1189cm-1四条有别于蜡而为环氧树脂所特有的谱带,尤其是前两个谱带,该样品即可确定为翡翠B货，同时样品的荧光较天然翡翠强得多，如充填环氧树脂翡翠和充填胶翡翠。三聚氰胺的表面增强特征光谱图含5mg/L三聚氰胺的牛奶样品的表面增强拉曼光谱苏丹红的表面增强拉曼光谱苏丹红原料的SERS图谱(C=0.0001%)添加了0.05%苏丹红的番茄酱的SERS基底定量化重现性表面增强拉曼光谱信号的稳定性和重现性主要取决于表面增强基底的纳米结构。寻找一系列新型基底是SERS的研究热点。要成为标准方法需要进行各方面的验证，比如不同的样品、不同批次的同类样品、不同的体系、有无干扰的情况下是否都可以得到可靠的结果。.SERS研究的关键在于如何通过对机理和机制的研究，发展方法，提高其重现性、可靠性。展望