2014表面增强拉曼光谱

但在假设粗糙化金属基体表面粒子是半球形或椭圆形 时，理论计算表明其SERS增强因子一般不超过104。
化学增强机理的模型
•活位模型： 此模型认为，不是所有吸附在基体表面的分子都能产生SERS 信号，只有吸附在基体表面某些被称为活位上的分子才有强的 SERS效应。用电化学方法粗糙化的银电极表面，用欠电位法 沉积上覆盖度为3％的Tl后，吸附分子的SERS信号消失。该 结果证明了能产生SERS的活位只占基体表面很小的一部分面 积。 • 电荷转移模型 众所周知，当一过渡金属离子与配位体形成络合物时，会产生 新的吸收峰。与此相似，当一分子吸附到金属基体表面时，也 能产生新的激发态，形成新的吸收峰。当波长合适的激发光照 射到金属表面时，电子可从金属的费米能级附近共振跃迁到吸 附分子上或从吸附分子共振跃迁到金属上，从而改变了分子的 有效极化率，产生了SERS效应。这一模型被称为电荷转移模 型。
Figure1 FT-Raman BRUKER RFS 100
来自百度文库
Figure2 共聚焦显微拉曼光谱仪 RENISHAW SYS1000
应用
1 2
物质结构
检测 分子识别
3
4
SERS光纤传感器
谢 谢
表面增强拉曼光谱
1 2 3 4
SERS的发现 SERS的机理 实验特性 仪器及应用
表面增强拉曼光谱 Surface Enhanced Raman Scattering
第1篇有关SERS的文章是英国的Fleishmann研究组在 1974年发表的（Fleischmann, M. et. Al., Chem. Phys. Lett. 1974, 26, 163）。 在文章中，他们报道了吸附在用电化学方法粗糙化的银 电极表面的吡啶分子在不同电位下的拉曼光谱，表明了 拉曼光谱能与电化学方法联用而测得吸附在电极表面的 分子的信息。 但Fleishmann认为这是由于电极表面的粗糙化，电极真 实表面积增加而使吸附的吡啶分子的量增加引起的，而没 有意识到粗糙表面对吸附分子的拉曼光谱信号的增强作用。
共振拉曼光谱 表面增强拉曼光谱

当激光的频率接近或等于被测分子的电子吸收 频率时，激发光就会与电子产生强烈的偶合作用， 即产生共振。此时分子吸收大量的光子，外来激发 光非常强烈地推进电子运动，某一条或几条特定的 拉曼线强度会急剧增加，一般会增强102-106倍。
用于分析，检测限达到10-6-10-8 M/L.
• 一直到1977年，Van Duyne和Creighton两个研究组各自独立 地发现，吸附在粗糙银电极表面的每个吡啶分子的拉曼信号要 比溶液中单个吡啶分子的拉曼信号大约强106倍。 • 他们认为这种异常高的拉曼信号的增强不能简单地归结于银电 极表面粗糙化后吸附的吡啶分子数量的增加，而必然有某种物 理效应在起作用。
SERS机理的分类
• 对于为什么一些粗糙金属表面吸附分子后，吸附分子 的拉曼散射得到巨大增强这一效应，人们提出了许多 不同的理论模型来解释这种现象。
表面等离子体共振模型
在所有的物理类模型中，表面等离子体共振模型在理论和 实验上都是研究的比较多的。该模型认为，当粗糙化的金 属基体表面受到光照射时，金属表面的等离子体能被激发 到高的能级，而与光波的电场耦合，并发生共振，使金属 表面的电场增强，产生增强的拉曼散射。这个模型能较好 地解释为什么只有在红光下才能观察到金和铜表面的 SERS、表面粗糙化的作用等。
(3) Albrecht, M. G.; Creighton, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 5215.
N
Raman signals can be enhanced 105~106 !
(4) Kneipp, K.et. Al. Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 1667. (5) Nie, S.; Emory, S. R. Science 1997,275,1102.
The Early Study on Surface-Enhanced Raman Scattering
(1) Fleischmann, M.et. Al., J. Chem. Phys. Lett. 1974, 26, 163.
(2) Jeanmaire, D. L.; Van Duyne, R. P. J. Electroanal. Chem. 1977, 84, 1.