针尖增强拉曼散射 TERS
针尖增强拉曼光谱技术原理与系统设计课件
探针制备是系统构建中应考虑的关键问题，不同SPM 的TERS 探针加工方法也 不尽相同。由于目前具有增强活性的商用TERS 探针制备和保存方法尚不成熟，各 实验室多采取自行制备。TERS 探针针尖以金、银(或镀金、镀银)等贵金属为主， 二者在可见光波段均有很好的增强效果。金材质较软，使用过程中容易损伤，但 化学性质稳定。银针增强因子较高，但在空气中氧化速度较快，制备后应妥善保 存和及时使用。
由于针尖下方样品拉曼信号的增强与针尖电磁场增强的4 次方成正比， 因此实验中获得的拉曼信号增强通常可以达到103~106量级。通过SPM 操纵针 尖在样品上方扫描，同时通过物镜收集被针尖散射到远场的光谱信号，就可 以在获得样品表面形貌的同时提取空间对应纳米局域内的样品拉曼光谱信息。 这种“针尖光谱”方法同时具备了SPM的空间分辨率和拉曼光谱的物性表征 功能，是SPM 与传统拉曼光谱术的巧妙结合。
经过近10 年的发展，TERS已经被应用于纳米材料、生物样品、染料分 子和半导体等领域的研究，并有望实现真正的单分子探测、表征和操纵。
针尖增强拉曼光谱技术原理与系统设计
二、基本原理
TERS 的基本原理如图所示， 当入射光以适当的波长和偏振照 射在纳米尺度的尖锐金属探针尖 端时，在局域表面等离激元共振 效应、避雷针效应和天线效应的 共同作用下，针尖附近几纳米到 十几纳米范围内会产生强烈的局 域电磁场增强，此时的金属针尖 可以看作具有极高功率密度的纳 米光源，激发针尖下方样品的拉 曼信号，称为针尖增强拉曼光谱。
透射式系统
(a) 聚焦空心线偏振光束透射照明; (b) 聚焦空心径向偏振光束透射照明 为抑制聚焦光斑中心横向电场分量带来的远场背景，可以采用聚焦空心线偏振 光束照明如图(a)，并将SPM探针调整至焦点中心两侧(沿入射光偏振方向)的月牙形 纵向电场区域，以获得最佳的针尖增强。也可采用聚焦空心径向偏振光照明如图 (b)，此时纵向电场区域恰好处在聚焦光斑中心，便于实现针尖与纵向场耦合，提高 光路的激发和收集效率。 由于透射式光路中采用高数值孔径物镜，因此远场背景小，近场/远场对比度 较高，系统构建也较针为尖增简强单拉。曼光透谱射技式术原系理统与的系统不设足计之处在于只能研究透明薄膜或分散 稀疏的纳米材料。
石墨烯拉曼测试解析
3.1 石墨烯AFM测试详解单层石墨烯的厚度为０.335ｎｍ，在垂直方向上有约１ｎｍ的起伏，且不同工艺制备的石墨烯在形貌上差异较大，层数和结构也有所不同，但无论通过哪种方法得到的最终产物都或多或少混有多层石墨烯片，这会对单层石墨烯的识别产生干扰，如何有效地鉴定石墨烯的层数和结构是获得高质量石墨烯的关键步骤之一。
石墨烯的表征主要分为图像类和图谱类图像类以光学显微镜透射电镜TEM扫描电子显微镜、SEM和原子力显微分析AFM为主而图谱类则以拉曼光谱Raman 红外光谱IRX射线光电子能谱、XPS和紫外光谱UV为代表其中TEM、SEM、Raman、AFM和光学显微镜一般用来判断石墨烯的层数而IRX、XPS和UV则可对石墨烯的结构进行表征，用来监控石墨烯的合成过程。
且看“材料+”小编为您一一解答。
3.1.1 AFM表征图1AFM的工作原理图图3.1AFM工作的三种模式关于AFM的原理这里就不多说了，目前常用的AFM工作模式主要有三种：接触模式，轻敲模式以及非接触模式。
这三种工作模式各有特点，分别适用于不同的实验需求。
石墨烯的原子力表征一般采用轻敲模式（TappingMode）：敲击模式介于接触模式和非接触模式之间，是一个杂化的概念。
悬臂在试样表面上方以其共振频率振荡，针尖仅仅是周期性地短暂地接触/敲击样品表面。
这就意味着针尖接触样品时所产生的侧向力被明显地减小了。
因此当检测柔嫩的样品时，AFM的敲击模式是最好的选择之一。
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一旦AFM开始对样品进行成像扫描，装置随即将有关数据输入系统，如表面粗糙度、平均高度、峰谷峰顶之间的最大距离等，用于物体表面分析。
优点：很好的消除了横向力的影响。
降低了由吸附液层引起的力，图像分辨率高，适于观测软、易碎、或胶粘性样品，不会损伤其表面。
缺点：比ContactModeAFM的扫描速度慢。
3.1.2 AFM表征石墨烯原理AFM可用于了解石墨烯细微的形貌和确切的厚度信息，属于扫描探针显微镜，它利用针尖和样品之间的相互作用力传感到微悬臂上，进而由激光反射系统检测悬臂弯曲形变，这样就间接测量了针尖样品间的作用力从而反映出样品表面形貌。
Raman手册 Horiba
为什么使用大尺寸CCD?
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什么是光谱分辨率？ 什么时候需要考虑光谱分辨率?
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拉曼光谱仪的哪些因素会影响到光谱分辨率?
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什么是低波数分析 ？什么时候需要进行低波数分析?
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关于我们
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HORIBA集团 ● 科学仪器事业部
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发展历史及业绩
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全系列高端拉曼光谱仪技术 专业级解决方案
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能否在同一仪器上进行拉曼光谱和原子力显微镜测量?
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硬件技术
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拉曼光谱使用什么波长的激光器?
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利用紫外激光进行拉曼测量的优势和劣势各是什么?
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利用近红外激光进行拉曼测量的优势和劣势各是什么?
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拉曼光谱仪使用什么样的激光（瑞利）滤除装置?
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什么是CCD探测器?05
什么是拉曼光谱成像?
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拉曼光谱成像能提供什么样的信息?
20
06
获取一幅拉曼光谱成像需要多长时间?
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06
什么是“超快速拉曼光谱成像”?
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联用技术
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能否在同一仪器上进行拉曼和红外光谱测量?
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能否在同一仪器上进行拉曼和光致发光光谱测量?
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08
能否在同一仪器上进行拉曼和落射荧光光谱测量?
HORIBA Scientific （Jobin Yvon 光谱技术）不断将 在科研级光栅研发取得的宝贵技术经验应用到工业 民用领域使用的光栅和光谱仪产品中，并深入开展 与中国仪器制造商业务合作。
拉曼光谱技术在植物细胞壁中的应用以及展望
拉曼位移（Raman shift）
01
Δv即散射光频率与激发光频之差。 由于拉曼位移Δv只取决于散射分子的结构而与vo无关，所以拉曼光谱可以作为分子振动能级的指纹光谱。
02
适用于分子结构分析
03
与入射光波长无关
04
拉曼是指纹光谱
ni = no-n (cm-1)
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
E0基态， E1振动激发态； E0 + h0 ， E1 + h0 激发虚态； 获得能量后，跃迁到激发虚态.
h
E0
E1
V=1
V=0
h0
h0
h0
h(0 + )
E1 + h0
E0 + h0
h(0 - )
激发虚态
Raman散射: Raman散射的两种跃迁能量差： E=h(0 - ) 产生stokes线；强；基态分子多； E=h(0 + ) 产生anti-stokes线；弱； Raman位移： Raman散射光与入射光频率差；
此后，大多数细胞的初生壁内侧又分层、定向地沉积着纤维素分子，它们经纬分明地交叉加固，这是增强植物体支持能力的重要基础。纤维素分子的定向分层沉积与微管的活动有关，秋水仙素(colchicine)可阻止微管的形成，抑制纤维素分子的定向排列。
新细胞壁的形成开始于细胞分裂的晚后期或早期。
1.4 胞间连丝
当细胞板尚未完全形成时，内质网的片段或分支，以及部分的原生质丝(约400nm)留在未完全合并的成膜体中的小囊泡之间，以后便成为两个子细胞的管状联络孔道，这种穿越细胞壁、连接相邻细胞原生质(体)的管状通道被称为胞间连丝(plasmodesma)。
壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱技术简介
壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱技术简介2016-09-11 12:09来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱技术简介拉曼光谱（Ramanspectra），是一种散射光谱。
拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼（Raman）所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。
为了提高拉曼光谱技术的普适性及灵敏度，科学家在SERS基础上进行了大量的创新研究。
其技术发展主要经历了三个阶段：第一阶段是接触式借力模式，即制备一些核壳纳米结构，可在合适波长下，通过产生局域表面等离激元共振，使纳米结构表面直接接触的分子感受到光电场的作用，使其拉曼信号得到增强。
第二阶段是非接触式借力模式，即针尖增强拉曼光谱(TERS),它是将拉曼光谱和扫描探针显微技术结合起来，通过将一个Au或Ag针尖放置在距离单晶表面小于1 nm的位置进行拉曼检测激光照射纳米间隙后，针尖处被激发产生局域表面等离激元，产生很强的电磁场从而极大地增强了针尖附近吸附在单晶表面分子的拉曼信号。
拉曼光谱技术在方法学上经历了上述两个阶段的发展，其检测灵敏度得到很大提升，同时也在一定程度上解决了空间分辨率的问题。
TERS技术使得拉曼光谱在高端的需要高空间分辨的谱学信息的研究中发挥出重要的作用，形成拉曼光谱技术中顶天型的仪器。
但是，不论是接触式借力模式还是非接触式借力模式，尚无法全面解决基底材料普适性问题直到2010年，拉曼光谱技术在方法学的突破进入了第三阶段，即壳层隔绝式借力模式，田中群课题组发明了壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱（SHINERS）方法，成功解决了SERS基底普适性问题，该项科研成果已发表在国际顶级学术刊物《Nature》上，获得了学术界的广泛认可和高度评价，国际表面增强拉曼光谱领域的著名的Graham教授在国际知名期刊《Angewandte Chemie》上撰文评论该项技术，称此项技术为下一代的先进光谱技术。
石墨烯材料拉曼光谱测试详细讲解
2004年英国曼彻斯特大学的A.K.Geim领导的小组首次通过机械玻璃的方法成功制备了新型的二维碳材料-石墨烯（graphene）。
自发现以来，石墨烯在科学界激起了巨大的波澜，它在各学科方面的优异性能，使其成为近年来化学、材料科学、凝聚态物理以及电子等领域的一颗新星。
就石墨烯的研究来说，确定其层数以及量化无序性是至关重要的。
激光显微拉曼光谱恰好就是表征上述两种性能的标准理想分析工具。
通过测量石墨烯的拉曼光谱我们可以判断石墨烯的层数、堆垛方式、缺陷多少、边缘结构、张力和掺杂状态等结构和性质特征。
此外，在理解石墨烯的电子声子行为中，拉曼光谱也发挥了巨大作用。
石墨烯的典型拉曼光谱图石墨烯的拉曼光谱由若干峰组成，主要为G峰，D峰以及G’峰。
G峰是石墨烯的主要特征峰，是由sp2碳原子的面内振动引起的，ｗｗｗ．ｇｌｔ９１０．ｃｏｍ它出现在1580cm-1附近，该峰能有效反映石墨烯的层数，但极易受应力影响。
D峰通常被认为是石墨烯的无序振动峰，该峰出现的具体位置与激光波长有关，它是由于晶格振动离开布里渊区中心引起的，用于表征石墨烯样品中的结构缺陷或边缘。
G’峰，也被称为2D峰，是双声子共振二阶拉曼峰，用于表征石墨烯样品中碳原子的层间堆垛方式，它的出峰频率也受激光波长影响。
举例来说，图1[1]为514.5nm激光激发下单层石墨烯的典型拉曼光谱图。
其对应的特征峰分别位于1582cm-1附近的G峰和位于2700cm-1左右的G’峰，如果石墨烯的边缘较多或者含有缺陷，还会出现位于1350cm-1左右的D峰，以及位于1620cm-1附近的D’峰。
图1 514nm激光激发下单层石墨烯的典型拉曼光谱图[1]当然对于sp2碳材料，除了典型的拉曼G峰，D峰以及G’峰，还有一些其它的二阶拉曼散射峰，大量的研究表明石墨烯含有一些二阶的和频与倍频拉曼峰，这些拉曼信号由于其强度较弱而常常被忽略。
如果对这些弱信号的拉曼光谱进行分析，也可以很好地对石墨烯中的电子-电子、电子-声子相互作用及其拉曼散射过程进行系统的研究。
针尖增强拉曼光谱(TERS).ppt[可编辑]
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4、探针的制备
良好的TERS针尖是TERS技术的关键: ◆合适的SPR共振频率—最强的增强
◆良好的形状和尺寸----增强源明确，背景干扰 减小
王瑞, 郝凤欢, 张明倩,等. 针尖增强拉曼光谱术原理与系统设计关键[J]. 激光与光电子学 进展, 2010(3):58-67.
◆AFM-TERS 探针——通常以商用Si 或Si3N4 探针为模板， 通过物理方法(蒸镀或溅射)获得。这种方法获得的TERS 探◆针ST拉M-曼TE增R—强—活通性常较采差用，电容化易学在方扫法描腐过蚀程高中纯造度成单损晶伤金。丝、 银丝获得。这种STM 金丝探针的制备方法简单、增强活 性极好、成功率高，针尖尖端半径可以小于30 nm，但对 于银丝探针的制备效果较差。
TWheheDnbthaenTdEcRaSntipbeis aincctiovnattaectdwinithRtahme saunrfsacaetotfering.
graphene, the atomic force of tip and the interaction of the tip with the carbon atom of graphene will induce the extrinsic corrugation of surface of graphene, this extrinsic corrugation will break the symmetry of the hexagon ring in locally domain on graphene and loose the selection rule .
缺 只能研究透明薄膜或分散稀疏的纳米材料。
王瑞, 郝凤欢, 张明倩,等. 针尖增强拉曼光谱术原理与系统设计关键[J]. 激光与光电子学 进展, 2010(3):58-67.
适用于针尖增强拉曼技术的Au针尖的研制
适用于针尖增强拉曼技术的Au针尖的研制王喜;崔颜;任斌【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2007(28)3【摘要】采用针尖增强拉曼光谱技术(TERS)研究了刻蚀电位对Au针尖刻蚀效果的影响, 初步探讨了刻蚀过程的机理.通过监控刻蚀过程中的振荡电流-时间曲线并与扫描电镜得到的结果比较, 发现可以直接利用电流-时间曲线简单地判断刻蚀后针尖的可能形状, 而无需再借助扫描电镜进行表征.这不但提高了实验效率, 而且还可以避免针尖在转移和电镜表征过程中可能引入的污染.研究结果表明, 在体积比为1∶1的发烟盐酸和无水乙醇的刻蚀液中, 于2.2 V的电压下, 结合电化学方法控制终点可以得到形状对称尖锐的针尖.这种针尖不但适合于TERS研究, 而且可用作STM针尖和微纳电极并用于其它针尖增强光学技术.【总页数】4页(P522-525)【作者】王喜;崔颜;任斌【作者单位】厦门大学化学化工学院,固体表面物理化学国家重点实验室,厦门,361005;厦门大学化学化工学院,固体表面物理化学国家重点实验室,厦门,361005;厦门大学化学化工学院,固体表面物理化学国家重点实验室,厦门,361005【正文语种】中文【中图分类】O646.6【相关文献】1.针尖增强拉曼光谱:技术、应用和发展 [J], 任斌;王喜2.蒽醌分子的深紫外针尖增强拉曼散射的化学增强机制 [J], 侯岩雪;井西利;王明利;李源作3.针尖增强拉曼光谱的发展及其在表界面中的应用 [J], 曹茂丰;冯慧姝;包一凡;王翔;任斌4.扫描拉曼埃分辨显微术:埃级分辨的针尖增强拉曼光谱成像技术 [J], 张尧;张杨;董振超5.纳米岛状银膜@金纳米针尖表面增强拉曼散射传感界面及多巴胺分子的传感分析[J], 张萌;陈东圳;任研伟;宁攀因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
表面增强拉曼光谱田中群 -回复
表面增强拉曼光谱田中群-回复什么是表面增强拉曼光谱（TERS）？它在实践中的应用有哪些？表面增强拉曼光谱（TERS）是一种通过增强拉曼散射信号的技术，能够实现对纳米尺度表面结构的化学分析。
在TERS中，使用金属纳米结构或纳米颗粒作为增强基质，使得样品表面的拉曼散射信号增强数千倍甚至更多。
TERS技术的应用范围广泛，尤其在纳米材料科学、表面物理、化学、生物学等领域有很大的潜力。
通过TERS技术，研究人员可以实现对单个分子、纳米颗粒、生物分子、表面催化反应等的高分辨率化学分析。
此外，开展表面增强拉曼光谱也有助于了解材料和生物分子的相互作用，分析表面等离子体共振（SPR）效应等。
表面增强拉曼光谱的实验操作步骤主要包括以下几个方面：1. 选择适当的激发光源：激发光源的选择对于TERS实验非常重要。
常用的激发光包括波长可调的单向光源，如氦氖激光器（633 nm）、二极管激光器（532 nm）等。
2. 准备样品：将待测样品沉积在具有高增强效果的金属纳米结构上，如银纳米颗粒或金纳米棒。
3. 调整近场探测器的位置：利用近场探测器实现纳米尺度的空间分辨率。
可以使用光纤探针、原子力显微镜探针等。
4. 进行光谱测量：在近场和远场光场同时观察拉曼散射光谱。
近场光场可用于实现高分辨率拉曼光谱的测量，远场光场用于监测样品的增强效果。
5. 数据处理和解读：利用数学算法对测量得到的拉曼光谱数据进行处理和解读。
可以采用成像分析技术，将不同的拉曼散射信号关联到不同的化学成分或结构。
表面增强拉曼光谱的实际应用非常广泛。
在材料科学领域，TERS可以用于研究纳米材料的属性和结构，例如纳米颗粒、二维材料（如石墨烯）、金属材料等。
对于化学反应研究，TERS可实现对表面催化活性中的中间体和反应产物的直接检测，进一步揭示反应机制。
在生物医学领域，TERS 技术可以用于分析生物分子、细胞膜、蛋白质等的结构和组成，在生物医学研究、临床诊断等方面具有重要意义。
针尖增强拉曼光谱技术的应用
针尖增强拉曼光谱技术的应用厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室指导教师：任斌教授助研：刘郑博士生王翔硕士生表面增强因子:提高SERS 的普适性:表面适用性的拓展粗糙无序表面粗糙有序表面单晶表面SPMTipEkLaser~1 nm30nm 可以研究纳米级不均匀性的体系国际上TERS研究实例碳纳米管碳纳米管细胞膜离子通道的高空间分辨率成像普通荧光成像普通荧光成像针尖增强荧光成像Novotny L et al.Nano Lett., 8, 642 (2008)Novotny L et al.Phys. Rev. Lett.96, 113002 (2006)STM单分子的TERS任斌教授在TERS领域的研究成果TERS针尖的制备良好的TERS针尖是TERS技术的关键: 合适的SPR共振频率—最强的增强 良好的形状和尺寸----增强源明确，背景干扰减小250 nm重现性不高; 针尖易污染、易氧化制备形状和大小可控、 表面光亮的高TERS活性的针尖 Rev. Sci. Instrum., 2004, 75: 837.高活性TERS针尖的制备0.25mm Au wireAu Counter ElectrodeCHI instrumentSolution: 发烟盐酸+ 乙醇 (1:1) Potentiostat voltage: 2.2 ~2.3 VEtching solutionSetup高活性TERS针尖的制备A2.1 VB2.2 VC2.4 V200nmA200nmB200nmCAppl. Phys. Lett. 91,101105 (2007)Au(111)上孔雀石绿的TERS研究SEF（增强因子） =g4=1~6x106 Phys. Rev. Lett. (2004) 92, 096101-1-4.Pt单晶上非共振分子的TERS检测5 mw 632.8 nm12000 11000 1000018000.5 mw 632.8 nmRaman Intensity(counts)9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000Raman Intensity (counts)1600140012001000S8003006009001200 1500 1800 2100 2400 2700 30003006009001200 1500 1800 2100 2400 2700 3000Wavenumber /cm-1Wavenumber /cm-1Angew. Chem. Int. Ed., 44 (2005) 139.44联吡啶自组装膜的TERS检测1608 1293 100 cps 1019 1220 1511 16351014 238SERSTERS20060010001400-1Without tip 18004‘4联吡啶在Au(111) 上的STM成像Raman shift (cm )Appl. Phys. Lett. 91,101105 (2007)电磁场增强与距离的关系1 mW ,10sO2N40 cpsHSSHE1 nm 2.5 nm 4 nm 6 nm 7.5 nm 9 nm 15 nm 20 nm500 1000 1500-1κ20002500Raman shift(cm )电磁场增强与距离的关系Expriment data 3D-FDTD simulation1.21.0Normalized intensity0.81 nm0.65 nm0.40.20.0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26tip sample distance/nm国内第一台TERS仪器的研制暑期主要任务1.制备合适的量子点，利用TERS研究量子点的荧光、拉曼；2.TERS仪器与光谱仪同步测试。
针尖增强拉曼光谱
针尖增强拉曼光谱
针尖增强拉曼光谱（TERS）是一种将扫描探针技术（SPM）和增强拉曼谱学相结合的技术。
它具有SPM的空间分辨本领和拉曼光谱
的指纹识别能力，同时针尖增强拉曼光谱的灵敏度极高，可以极大地提高拉曼散射的强度。
在TERS中，激光被耦合到功能化的针尖尖端上，针尖增强拉曼
光谱系统采用一枚金属化的针尖（通常是镀金或镀银的针尖），把入射激光聚集到针尖的尖端。
针尖不仅充当纳米源头，而且还起到局域磁场增强的作用，极大地提高了拉曼的灵敏度，增强因子可以达到103-107倍，而探测的体积则仅限于针尖下“纳米”范围内。
两台仪器的光路以共焦的形式藕合在一起，这种光学耦合有透射或反射两种不同的配置。
透射型配置可以使用高数值孔径（NA）的
物镜，包括油镜，激发光在焦点处可达到很高的功率密度，从而可以收集到很强的信号，但是透射型配置只适用于透明的样品。
反射型配置则无须考虑样品透明还是不透明，但是只能使用较小数值孔径（NA）的物镜。
通过逐点扫描和同步光谱采集的结合，可以实现近场拉曼成像，其横向分辨率优于10 nm。
TERS是一种强大的工具，可以在原子尺度上研究光子、声子、电子、等离激元相互作用，表征物质结构与纳米光学性质。
电化学结合针尖增强拉曼光谱
EC-TERS研究界面分子异构现象 a
pKa=5.0±0.5
吡啶环 呼吸振
图5. (a) 4-PBT的质子化过程及其逆过程; (b) 吸附在Au表面 的4-PBT可能存在的形式和相应的DFT计算的拉曼谱图; (c) TERS体系中4-PBT可能的存在形式; (d) SERS体系中4-PBT
的TERS/SERS谱图; (c, d) 4PBT在pH=3时的TERS/SERS
TERS
SERS
谱图.
总结
对TERS的拉曼仪光纤耦合装置作了有利的改进，避免了光路畸变、拉 曼散射截面小等不利影响；
利用电化学腐蚀和聚乙烯绝缘化处理制备出强TERS效应且不漏电的Au
针尖，且利用4-PBT吸附在Au上的钝化效应，保证了之后的TERS测试 的灵敏度和重现性； 利用电化学检验Au针尖的性能，并通过调节针尖与电极间的偏压实现 分析物4-PBT的可逆去/质子化过程；
Thank You
电化学装置 a
Au tip Au(111) electrode
控制针尖与基底间的偏压，检
测隧道电流； 检测Au针尖和Au电极的表面
状态，优化测量条件；
控制电化学变量以控制基底吸 附的分子的构型变化。
图4. (a) EC-TERS系统中的电化学部分示意图; (b) Au (111)电极吸附4-PBT前(黑)后(红)的循环伏安曲线.
EC-TERS联用技术用于分子异构现象研究
学 生：李定颐 指导老师：吴康兵 教授
1
EC-TERS仪器的构造
目录
CONTENTS
2
EC-TERS研究界面分子异构现象
亮点
将EC-STM与TERS技术联用，实现了高分辨率(纳米级)和高灵敏度(单分子水平)原 位检测； 利用电化学控制实现界面分子可控异构化，并通过TERS检测出这种构型变化，有 望发展成实时研究燃料电池、金属腐蚀等界面反应的机理与状态的强大技术。
表面增强拉曼光谱和针尖增强拉曼光谱
文章标题：探讨表面增强拉曼光谱和针尖增强拉曼光谱一、引言表面增强拉曼光谱（surface-enhanced Raman spectroscopy，SERS）和针尖增强拉曼光谱（tip-enhanced Raman spectroscopy，TERS）是近年来在纳米科学和光谱学领域备受关注的研究热点。
它们以其在表面增强效应和高灵敏度方面的独特优势，为材料表征和生物医药等领域带来了许多新的可能性和机遇。
二、表面增强拉曼光谱（SERS）1. 表面增强效应表面增强拉曼光谱是在粗糙表面或纳米结构表面上实现的拉曼光谱的增强效应。
这种增强效应主要源于局部表面等离激元的激发，即激发表面等离激元的共振增强效应和局部电场增强效应。
通过这种表面增强效应，SERS可以实现对分子的极其敏感的检测和强大的增强效果。
2. 应用领域SERS在化学、生物医药、材料科学等领域具有广泛的应用价值。
在药物分析、环境监测、生物分子检测等方面，SERS都展现出了极高的灵敏度和选择性，成为研究人员的重要工具之一。
三、针尖增强拉曼光谱（TERS）1. 针尖增强效应针尖增强拉曼光谱利用金属探针尖的局部电磁场增强效应，实现了单分子级别的探测和纳米尺度的空间分辨。
相比传统的SERS，TERS更加侧重于单分子的检测和纳米尺度的空间分辨。
2. 技术发展随着纳米技术和扫描探针显微镜技术的发展，TERS在纳米材料表征、生物分子探测等领域展现出了巨大的潜力。
其高分辨率、高灵敏度的特点吸引了越来越多的研究者投入到TERS的研究中。
四、个人观点在当今科学研究的浪潮中，SERS和TERS作为光谱学的新兴技术，拥有着巨大的发展潜力和广阔的应用前景。
从表面增强效应到针尖增强效应，这些技术在分子检测、纳米材料表征等方面都有着独特的优势，将为材料科学、生命科学等领域带来革命性的变革。
五、总结与展望SERS和TERS作为表面增强拉曼光谱的两大分支，在其应用和技术发展方面都展现出了极大的潜力。
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光与介质作用发生散射，散射可分为两种：1.弹性散射：散射光 与入射光频率一样；2.拉曼散射：散射光频率发生改变。
检测
散射
器
入
吸
光
透
射
收
射
光
光
反射光
图1
拉曼光谱是1928年印度科学家（C.V.Raman ）发现的， 1930年拉曼获得诺贝尔物理学奖。
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表面增强拉曼散射
拉曼散射有一个弱点，就是约1/105～1/106强 度的光被散射到各个方向，所以拉曼散射的强 度很弱
针尖增强拉曼散射（TERS）
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散射
光束通过不均匀媒质时，部分光束将偏 离原来方向而分散传播，从侧向也可以 看到光的现象，叫做光的散射。
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拉曼散射
光照射到物质上发生弹性散射和非弹 性散射. 弹性散射的散射光是与激发 光波长相同的成分,非弹性散射的散射 光有比激发光波长长的和短的成分, 统称为拉曼效应
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能够引起拉曼增强的纳米结构
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针尖增强拉曼散射（TERS）
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原子力显微镜实现的原子搬运
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原子力显微镜（AFM）的针尖
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AFM-Raman with SERS Amplification (TERS)
Laser
AFM tip with thin silver layer
Tip Enhanced Raman Scattering Near-field Raman
Sample
Far-field Raman Surface Enhanced Raman Scattering
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1974年英国南安普顿大学的Fleishman 在研究吸附于粗糙银电极上的pyridine 的光谱时发现，Raman谱增强很多， 增强可达6个数量级
.Байду номын сангаас
SERS可以定义为Raman散射体因在币 金属（金，银，铜），碱金属，过渡 金属上的吸附而引起的Raman信号增 强现象。
SERS要求金属表面有一定粗糙度。 不同金属出现最大SERS效应的粗糙 度不一样。