针尖增强拉曼光谱技术的应用
药物分析中的表面增强拉曼散射探针应用
药物分析中的表面增强拉曼散射探针应用药物研发与分析是现代医药领域中至关重要的一环。
近年来，表面增强拉曼散射技术作为一种高灵敏度和高分辨率的非侵入性分析方法，被广泛应用于药物分析领域。
本文将探讨表面增强拉曼散射探针在药物分析中的应用，以及其在提高产业效益和加速药物研发过程中的潜在价值。
一、表面增强拉曼散射技术简介表面增强拉曼散射（Surface Enhanced Raman Scattering，SERS）技术是一种将表面增强效应与拉曼散射相结合的方法。
通过将待测物质与金属纳米材料（如银、金纳米颗粒）接触，可使其表面增强效应显著提高。
当激光照射到样品表面时，被测物质的振动模式与金属纳米颗粒之间的相互作用将导致拉曼散射信号的增强，从而提高了探测灵敏度。
二、表面增强拉曼散射探针在药物分析中的应用1. 药物成分定量分析传统的药物分析方法如高效液相色谱法和质谱法能够实现对复杂药物混合物的定性鉴定，但在定量分析方面存在一定的局限性。
而表面增强拉曼散射技术通过其高灵敏度和特异性的鉴别能力，可以实现对药物成分的定量测定。
通过建立Calibration模型，可以利用表面增强拉曼散射信号与样品中成分浓度之间的相关性，实现对药物成分的准确测量。
2. 药物结构分析药物的分子结构对其药理作用和药代动力学具有重要影响。
表面增强拉曼散射技术的高分辨率和特异性使其成为药物结构分析的有效工具。
通过对药物样品进行SERS实验，可以获取到药物分子的拉曼光谱信息，并通过与数据库中已知化合物的比对，辅助鉴定药物的化学成分和结构。
3. 药物质量控制药物的质量控制是保证药物安全和疗效的重要环节。
传统的质量控制方法如红外光谱法和核磁共振法在一定程度上受到样品制备和仪器性能的限制。
而表面增强拉曼散射技术不依赖于样品的制备方法，具有非破坏性和快速分析的特点，使其成为药物质量控制的理想手段。
通过建立合适的质量指标和标准库，可以利用表面增强拉曼散射技术实现对药物的快速筛查和质量鉴定。
药物分析中的表面增强拉曼光谱探针应用
药物分析中的表面增强拉曼光谱探针应用药物分析是研究药物成分和性质的一门科学。
在药物研发和品质控制过程中，准确快速地确定药物的成分及其含量十分重要。
而传统的药物分析方法往往存在着分析时间长、操作繁琐、样品需预处理等问题。
为了克服这些局限，表面增强拉曼光谱（Surface Enhanced Raman Scattering，SERS）作为一种高灵敏度的分析技术逐渐受到研究者的广泛关注。
1. 表面增强拉曼光谱技术简介表面增强拉曼光谱技术是将荧光标记或非荧光标记的分子置于表面增强剂修饰的基底上进行分析的一种方法。
它利用金属纳米颗粒表面电荷和电磁场的局域增强效应，使拉曼散射信号得到显著增强。
这种技术在低浓度药物成分的检测中具有高灵敏度、快速分析和无需样品预处理等优势。
2. 表面增强拉曼光谱探针在药物分析中的应用2.1 药物鉴定与质量控制表面增强拉曼光谱探针可以用于药物的鉴定和质量控制。
通过采集药物样品的SERS光谱，可以确定药物的成分和含量，验证药物的真伪和纯度。
对于仿制药和假药等问题，SERS技术可以提供一种快速可靠的鉴别手段，为药品质量监管提供有力支持。
2.2 药物代谢与药物分布研究在药物研发过程中，了解药物的代谢途径和体内分布情况对于评估药物安全性和疗效至关重要。
表面增强拉曼光谱探针可以作为一种非侵入性的手段，通过检测体内药物代谢产物和药物在组织中的分布情况，快速获取相关信息。
相较于传统的液相色谱-质谱联用技术，SERS 技术具有实时分析、高通量和无需样品处理等优势。
2.3 药物传递与控释系统药物的传递和控释系统是药物疗效的重要一环。
利用表面增强拉曼光谱探针，可以研究药物在纳米载体中的分布和释放过程。
通过对纳米载体进行表面增强修饰，可以增强药物分子在纳米载体上的拉曼散射信号，从而实现对纳米载体中药物的定量分析和药物释放过程的监测。
3. 表面增强拉曼光谱探针应用的优势与挑战3.1 优势表面增强拉曼光谱探针具有高灵敏度、快速分析和无需样品预处理等优势。
单壁碳纳米管束针尖增强近场拉曼光谱探测实验研究
单壁碳纳米管束针尖增强近场拉曼光谱探测实验研究一、探针增强拉曼光谱测量装置和样品制备1.1仪器设备的搭建实验所用的针尖增强近场拉曼光谱装置为透射式激发收集系统, 由俄罗斯NT-MDT 公司的AFM 扫描头、以色列Nanonics 公司的3D 纳米扫描台、日本Olympus公司的IX81电动倒置显微镜、以及自建的拉曼光谱系统等搭建而成。
AFM扫描头所用探针为NT-M DT 公司CSG01 型镀金AFM探针, Au 膜厚度为20~ 30 nm, 曲率半径为30 nm。
使用镀金AFM 探针扫描样品, 得到单壁碳纳米管束形貌像。
探针针尖同时受激光激发, 针尖附近局域电磁场被增强, 激励得到纳米局域针尖增强近场拉曼光谱。
Nanonics 纳米扫描台承载样品, 实现对单壁碳纳米管的精确定位与纳米量级移动。
Olympus IX81 电动倒置显微镜系统可实现对样品的粗调选区, 由100 X 和20 X 物镜激发和收集近场拉曼光谱。
激发激光为长春新产业光电技术有限公司生产的单纵模532 nm 激光器。
拉曼光谱系统由单色仪和两块No tch Filter组建而成。
单色仪为北京卓立汉光公司SBP300 单色仪, 焦距为300mm, 光栅1 200 l * mm- 1 , 波长分辨率为0~ 1 nm。
两块No tch Filter 购自美国Ka iser 公司, 用于滤除瑞利线, 同时提高拉曼光谱信噪比, 工作波长为532 nm, 工作角度分别为0º和10º, 光学密度大于6. 0, 光谱带宽分别为681 和616cm- 1。
探测器采用H AMAMATSU 的R1527P 型光子计数器, 光谱响应范围为185~ 680 nm, 暗计数为10cps。
用于结果比对的英国Renishaw拉曼光谱仪的型号为RM2000 型,激发波长为514 nm。
针尖增强近场拉曼光谱测量装置结构;如图1 所示图1 Schematic diagram of tip-enhanced nearfield Raman microscopy system 1．2 实验样品制备实验所用样品为单壁碳纳米管。
药物分析中的拉曼光谱成像探针应用
药物分析中的拉曼光谱成像探针应用拉曼光谱成像是一种非破坏性、无需前处理样品的分析技术，近年来在药物分析领域得到了广泛的应用。
它结合了拉曼光谱和显微成像技术，能够提供药物微观分子分布的空间信息，有助于深入理解药物的组成和药效特性。
本文将详细介绍药物分析中的拉曼光谱成像探针及其应用。
一、理论基础拉曼光谱成像技术基于拉曼散射原理，通过检测样品中被激光激发后发生拉曼散射的光子，获取样品分子的特征指纹谱。
这些拉曼散射光子与样品中的分子振动和旋转产生相互作用，频率和强度与样品分子的化学结构直接相关。
通过分析拉曼光谱图像，可得到药物样品中各成分的分布情况，进而实现对药物样品的定性和定量分析。
二、拉曼光谱成像探针的选择选择合适的拉曼光谱成像探针对于获得准确的药物分析结果至关重要。
常见的拉曼光谱成像探针包括激光散斑投影、光纤束成像和点扫描等。
激光散斑投影技术适用于大范围药物样品的分析，能够快速获取样品的全光谱信息。
光纤束成像技术可以对样品进行高分辨率成像，适用于微小尺寸的药物颗粒分析。
点扫描技术则可以在样品表面扫描出单个点的拉曼光谱信息，适用于对特定点位的高精度分析。
三、药物分析中的拉曼光谱成像应用1. 药物成分分析：通过拉曼光谱成像技术，可以实现对药物中各成分的空间分布情况进行定量分析。
例如，对于含有活性成分和辅助成分的药物，可以通过比较它们在药物颗粒内部的分布差异，评估它们在制剂过程中的均匀性。
2. 药物包埋体制的研究：很多药物在制剂过程中会进行包埋，以改善其溶解度和生物利用度。
拉曼光谱成像技术可以提供对包埋体制内药物分子在空间位置上的分布信息，有助于评估包埋体制的质量和稳定性。
3. 药物晶型分析：药物晶型对于药物的稳定性、生物利用度和溶解度等方面具有重要影响。
拉曼光谱成像技术可以通过观察晶体表面和成分分布的变化，实时监测药物晶型的转变过程，为药物研发提供有益的信息。
4. 药物质量控制：拉曼光谱成像技术可用于药物生产过程的质量控制。
拉曼光谱技术在材料科学研究中的应用
拉曼光谱技术在材料科学研究中的应用拉曼光谱技术是一种无损、非接触、快速、高灵敏度的光谱学测试手段，其应用范围广泛，如化学、生物、材料等领域。
在材料科学研究中，拉曼光谱技术因其高灵敏度和高分辨率等特点而得到了广泛的应用。
下面我们将从几个方面探讨拉曼光谱技术在材料科学研究中的应用。
1. 晶体材料结构研究晶体是由特定的分子组成的，其分子的振动模式、键角度和化学键长度等对其结构和性质具有很大的影响。
通过拉曼光谱技术可以探测晶体的结构和成分，并且可以判断晶体中不同原子之间的化学键强度和种类。
因此在晶体材料领域，拉曼光谱技术起到了重要的作用，例如晶体的稳态和热稳定性的研究、纳米晶体的表面分析和结构研究。
2. 聚合物和高分子材料分析聚合物是由化学键连接起来的高分子链，在材料科学研究中应用非常广泛。
但是，由于聚合物分子重量很大，使得传统的光谱仪并不能提供足够的信息来了解其具体成分和结构。
而拉曼光谱技术可以不同程度的穿透材料表面，能够对聚合物进行非损伤性、实时性的研究分析。
此外，拉曼光谱还能够分析复合材料中的高分子基质、纤维和填充物等成分，对于高分子材料的性能和机理研究有着显著的推动作用。
3. 金属及其合金材料的表面分析目前，对于金属和合金材料的研究主要集中在其表面性能的改善上。
由于拉曼光谱技术可以探测材料的电子态、化学组成、表面形态等关键参数，可以在研究过程中对这些参数进行监测。
同时，拉曼光谱技术的高灵敏度可以对于一些表面微小变化进行检测和分析，从而探究材料合金化处理后在表面的变化和性能。
这样的研究不仅能够帮助研究人员了解材料的表面性能，还能提高金属材料的使用和性能，具有重要的应用前景。
4. 纳米颗粒及其半导体研究纳米颗粒是指直径小于100纳米的微小颗粒，其具有比普通材料更高的表面积和比表面积，因此具有许多特殊的物理和化学特性。
而在半导体研究中，可以通过纳米晶的表面形态和晶格间的电子传递来提高其电学性能。
通过拉曼光谱技术，可以探究纳米颗粒的尺寸、形态、表面性质等，为纳米材料的制备和表征提供了有力的手段。
拉曼光谱技术的应用及研究进展
拉曼光谱技术的应用及研究进展一、本文概述拉曼光谱技术，作为一种强大的分子振动光谱技术，自其诞生以来，在化学、物理、生物、材料科学等领域中发挥了重要的作用。
这种技术基于拉曼散射效应，即当光在物质中传播时，会与物质分子发生相互作用，使得光线的方向和频率发生改变。
通过分析这些散射光的频率和强度，我们可以得到关于物质分子振动和转动状态的信息，从而进一步了解物质的组成、结构和性质。
本文将对拉曼光谱技术的应用及其研究进展进行全面的探讨。
我们将概述拉曼光谱技术的基本原理和发展历程，以便读者对其有一个清晰的认识。
然后，我们将详细介绍拉曼光谱技术在不同领域中的应用，包括但不限于化学分析、生物医学、环境监测、材料科学等。
接下来，我们将对近年来拉曼光谱技术的研究进展进行梳理，重点关注其在新材料、新技术和新方法方面的发展。
我们将对拉曼光谱技术的未来发展趋势进行展望，以期能为相关领域的研究者提供有益的参考和启示。
二、拉曼光谱技术的基本原理拉曼光谱技术是一种基于拉曼散射效应的光谱分析技术。
拉曼散射是光与物质相互作用的一种形式，当光波通过介质时，部分光波的能量会被介质分子吸收并重新辐射，产生散射光。
其中，大部分散射光的频率与入射光相同，这种散射称为瑞利散射；而一小部分散射光的频率则会发生改变，这种散射称为拉曼散射。
拉曼散射光的频率变化与介质分子的振动和转动能级有关，因此，通过分析拉曼散射光谱，可以获得介质分子内部的结构信息。
拉曼光谱技术的基本原理主要包括两个方面：一是拉曼散射的物理过程，二是光谱数据的获取和分析。
在物理过程中，当入射光与介质分子发生相互作用时，介质分子会吸收部分光能并将其转化为分子内部的振动或转动能量，然后重新辐射出散射光。
由于散射过程中能量的交换，散射光的频率会发生变化，这种变化与介质分子的振动和转动能级直接相关。
因此，通过测量散射光的频率变化，可以推断出介质分子的振动和转动状态，从而得到分子的结构信息。
在光谱数据的获取和分析方面，拉曼光谱技术通常使用激光作为入射光源，通过单色仪或干涉仪将散射光按波长或频率分离，然后用光电倍增管或电荷耦合器件等光电探测器检测散射光的强度。
拉曼光谱技术的应用及研究进展
拉曼光谱技术的应用及讨论进展拉曼光谱是一种散射光谱，它是1928年印度物理学家C.V.Raman发觉的。
拉曼光谱作为一种物质结构的分析测试手段而被广泛应用，尤其是60时代以后，激光光源的引入、微弱信号检测技术的提高和计算机的应用，使拉曼光谱分析在很多应用领域取得很大的进展。
目前，拉曼光谱已广泛应用于材料、化工、石油、高分子、生物、环保、地质等领域。
就分析测试而言，拉曼光谱和红外光谱相搭配使用可以更加全面地讨论分子的振动状态，供给更多的分子结构方面的信息。
1拉曼光谱的应用拉曼光谱是讨论分子振动的一种光谱方法，它的原理和机制都与红外光谱不同，但它供给的结构信息却是仿佛的，都是关于分子内部各种简正振动频率及有关振动能级的情况，从而可以用来鉴定分子中存在的官能团。
分子偶极矩变化是红外光谱产生的原因，而拉曼光谱是分子极化率变化诱导的，它的谱线强度取决于相应的简正振动过程中极化率的变化的大小。
在分子结构分析中，拉曼光谱与红外光谱是相互补充的。
例如：电荷分布中心对称的键，如C—C、N=N、S—S等，红外汲取很弱，而拉曼散射却很强，因此，一些在红外光谱仪无法检测的信息在拉曼光谱能很好地表现出来。
拉曼光谱还可测定分子的退偏比，利于弄清分子的对称性等。
这在结构分析中是特别有用的。
拉曼的缺点是检测灵敏度特别低。
在电化学讨论中该缺点尤为突出，由于典型的电化学体系是由固—液两个凝集相构成的，表面物种信号往往会被液相里的大量相同物种的信号所掩盖。
1.1用于聚合物中的讨论随着CCD探头和光纤在FT—拉曼光谱中的应用，使信噪比、光谱范围和精度大大加添。
广义二维FT—拉曼相关光谱和带色散仪及多道探测器的近红外FT—拉曼光谱得到快速进展，以及多变量分析法的应用使拉曼光谱可应用于过程监控和定量分析，这使拉曼技术在高分子科学中起着越来越紧要的作用。
通常用红外光谱讨论含氢键的聚合物相容性。
无氢键的聚合物共混物内的特别相互作用的振动光谱讨论很少有报道。
拉曼光谱的应用领域
拉曼光谱的应用领域拉曼光谱是一种非常重要的光谱分析技术，它可以快速、准确地识别和分析复杂物质的结构以及化学成分。
在过去的几十年里，拉曼光谱已经被广泛应用于许多领域，例如材料科学、化学、生物医学、环境科学等。
本文将介绍拉曼光谱在这些领域中的应用。
材料科学拉曼光谱在材料科学中的应用已经非常广泛，因为它可以提供材料的化学成分、晶体结构、晶格振动以及表面情况等信息。
例如，可以利用拉曼光谱分析碳纳米管的直径和壁厚，检测聚合物的有序性和无序性，判断光伏材料的晶体结构和杂质含量等。
此外，拉曼光谱可以实时监测材料中的相变、晶化和形貌变化，因此被广泛应用于纳米材料、超硬材料和生物材料的研究中。
例如，可以利用拉曼光谱研究生物骨骼材料的成分和结构，探测纳米颗粒的表面性质和形貌等。
化学在化学领域中，拉曼光谱可以用于分析物质的化学键、官能团和分子基团等信息，以及分析反应速率和活化能等参数。
它可以直接检测稳定和不稳定分子的振动信息，并提供有关分子电子结构的重要信息。
拉曼光谱可用于快速、准确地分析气体、液体和固体样品。
例如，可以利用拉曼光谱分析空气中的氧气、氮气和水蒸气的含量，分析酸碱度、酸化度等化学指标，同时可检测化合物的稳定性和热稳定性等。
生物医学拉曼光谱在生物医学领域的应用也是非常广泛的。
它可以用于分析细胞、组织、体液以及生物分子如蛋白质、核酸等的化学成分和结构信息。
在药物研发和药效评价中，拉曼光谱可以用于研究药物与受体分子的相互作用以及药物的吸收、分布、代谢和排泄等生物药理学过程。
此外，拉曼光谱还可用于血液、头发等生物硬质组织的检测，从而实现生物标本的快速分析和病理诊断。
利用拉曼光谱技术检测癌细胞的组成和代谢状态，进一步可以实现快速、准确地癌症筛查和诊断。
环境科学在环境科学领域，拉曼光谱广泛应用于土壤、水和大气等介质的污染检测和监测。
它可以用于检测水体中的有机物、无机物和重金属等污染物的类型和含量，还可以分析土壤和大气中的化学物质和污染物等。
药物分析中的表面增强拉曼光谱技术在药物鉴定中的应用研究
药物分析中的表面增强拉曼光谱技术在药物鉴定中的应用研究随着科学技术的不断进步，药物鉴定领域也迎来了新的突破。
其中，表面增强拉曼光谱技术作为一种快速、准确的分析方法，逐渐在药物分析中得到广泛应用。
本文将介绍表面增强拉曼光谱技术的原理、优势，并分析其在药物鉴定中的具体应用。
一、表面增强拉曼光谱技术的原理表面增强拉曼光谱技术是一种将草图原理与成像技术相结合的新型检测方法。
它利用金属纳米颗粒表面的等离激元共振效应，在荧光背景下增强荧光信号的技术。
实验中，通过将待分析药物样品与金属纳米颗粒接触，使药物分子吸附在纳米颗粒表面。
当拉曼散射光照射到纳米颗粒上时，药物分子的拉曼信号被金属纳米颗粒表面等离激元共振效应增强，从而得到准确的拉曼光谱图。
二、表面增强拉曼光谱技术的优势1. 高灵敏度：表面增强拉曼光谱技术可以在实验室中实现非常低的检测限。
由于金属纳米颗粒表面等离激元效应的存在，该技术能够捕捉到极弱的拉曼信号，从而使药物鉴定的准确性大大提高。
2. 快速分析：相比传统的药物分析方法，表面增强拉曼光谱技术具有分析速度快的优势。
通过该技术，只需几分钟便可获得药物样品的拉曼光谱图，大大提高了工作效率。
3. 无需标记：与传统的荧光检测方法不同，表面增强拉曼光谱技术无需对药物样品进行任何标记。
这既避免了荧光染料对样品的污染，同时简化了实验过程，提高了分析的可靠性。
三、表面增强拉曼光谱技术在药物鉴定中的应用1. 药物成分鉴定：利用表面增强拉曼光谱技术，可以准确鉴定药物中的各种成分。
通过比对样品的拉曼光谱图与数据库中的标准光谱图，可快速确定药物的成分及其含量，从而确保药物质量的稳定。
2. 药物质量评估：表面增强拉曼光谱技术可以实现对药物质量的快速评估。
通过检测药物样品的拉曼光谱，可以判断药物的纯度、稳定性以及可能存在的掺假问题，从而保障患者用药的安全性和有效性。
3. 药物鉴别：在药物分析中，药物的鉴别是至关重要的。
利用表面增强拉曼光谱技术，可以通过药物样品的特征拉曼峰来区分不同的药物。
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.
拉曼光谱仪技术在药学研究中的应用
拉曼光谱仪技术在药学研究中的应用摘要：拉曼光谱技术因其无需待测样品进行前处理，操作简单方便、不受水的干扰等诸多优点被广泛应用于材料学、环境监测、生物医药等领域。
该技术由于具有简单方便、可进行活体检测的优势，在现今的药物生产和分析研究中都有很广泛的应用前景。
本文叙述了拉曼光谱的概念及分类；拉曼光谱技术在药物制剂、药物生产、药物分析等领域的应用。
引言拉曼光谱技术是一种可以提供物质的分子振动和转动信息的光谱方法，拉曼散射是入射光照射在物质后发生的一种非弹性散射，在这种非弹性的散射中，光子不仅可以改变它的运动方向，同时，出射的光子频率也发生了变化，其原因是物质分子的振动和转动能量也同时传递给了光子，散射光中频率发生变化，波长必然也相应发生变化，这种散射过程最先在1928年被印度科学家拉曼所发现，故将这种散射称为拉曼散射，入射光与散射光的频率之差称为拉曼位移[1]，拉曼位移与进行分析的物质分子结构有关，而与入射光的频率无关，不同的物质能够产生不同的拉曼位移，并且固定的物质成分就会有指纹性的唯一拉曼位移，所以拉曼位移可以提供待测物质非常有价值的结构信息。
同时，分子结构中发生的任何变化都能通过拉曼光谱反映出来。
拉曼光谱谱峰非常清晰并且尖锐，不但可以研究物质的分子结构，而且还能定性、定量地分析物质分子结构的细微变化。
无论待测物质是固态、液态还是气态，都普遍存在拉曼散射，所以拉曼光谱可以广泛应用于各种形态物质的物质结构分析中。
拉曼光谱技术作为分析物质结构的有力工具，被广泛应用于材料、化工、生物和药学方面，拉曼技术的优点在于可以对待测样品进行无损性的分析，具有非接触性、非破坏性、所需样品少、不受水的干扰、检测灵敏度高等优点[2]。
1．拉曼光谱主要技术1.1 表面增强拉曼光谱技术表面拉曼光谱技术（Surface-Enhanced Raman Scattering，SERS）效应是指当一些分子被吸附到某些粗糙的金属溶胶粒子和电极表面（如银、铜、金等）表面上时，物质中吸附分子的拉曼散射信号强度比普通拉曼散射信号大大增强的现象，其检测限能提高 4 至 10个数量级，能大大提高检测灵敏度。
拉曼光谱技术的应用及其实验方法
拉曼光谱技术的应用及其实验方法拉曼光谱技术是一种非常重要的分析方法，被广泛应用于材料科学、生物化学、环境科学、药物研究等领域。
本文将介绍拉曼光谱技术的基本原理、应用及其实验方法。
一、拉曼光谱技术的基本原理拉曼光谱技术是一种非常重要的分析方法，其原理是通过激发样品中的原子、分子等物质产生震动，这些震动会散射出一个比入射光子的能量低的光子，即拉曼散射光。
拉曼散射光中的能量差，就是样品的震动特性，也就是样品的拉曼光谱特性。
测量得到的拉曼光谱特性可以通过比对参照样品或文献中的数据进行分析，从而得到样品的组成、结构等信息。
因此，拉曼光谱技术可以用于分析物质的结构、组成、变化等方面，是一种非常强大的分析方法。
二、拉曼光谱技术的应用1、材料科学在材料科学研究中，拉曼光谱技术被广泛应用于固体材料的分析和表征。
例如，拉曼光谱技术可以用于分析和表征纳米材料、碳材料、化合物材料、半导体材料等。
通过测量样品的拉曼光谱特性，可以得到其化学组成、晶体结构、晶格振动等信息，从而进一步了解材料的特性和性能。
2、生物化学在生物化学研究中，拉曼光谱技术可以用于分析和表征生物大分子、细胞、微生物等。
例如，拉曼光谱技术可以用于研究蛋白质、核酸、多糖等大分子的结构和构象变化，从而了解生物分子的功能和作用机制。
此外，拉曼光谱技术还可以用于检测和鉴定微生物等生物体，从而得到更精确的病原菌、药物抗性等信息。
3、环境科学在环境科学研究中，拉曼光谱技术可以用于分析和监测大气、水体、土壤等环境中的污染物。
例如，拉曼光谱技术可以用于检测大气中的有机污染物、水体中的微塑料、土壤中的重金属等物质，从而发现环境污染问题并采取相应的措施。
4、药物研究在药物研究中，拉曼光谱技术被广泛应用于药物分析和表征。
例如，拉曼光谱技术可以用于检测药物中的成分、控制药物的质量等。
此外，拉曼光谱技术还可以用于研究药物和药物分子与生物体的相互作用，从而优化药物设计和治疗方案。
三、拉曼光谱技术的实验方法拉曼光谱技术实验一般包括样品制备、样品测量和数据分析三个部分。
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。
拉曼光谱技术在材料科学中的应用
拉曼光谱技术在材料科学中的应用拉曼光谱是一种基于分子振动产生的光学散射现象的实验分析技术。
该技术可以用于分析各种不同类型的物质，包括有机物、无机物、生物分子和材料等等。
在材料科学中，拉曼光谱技术具有广泛的应用，因为它不仅可以用于表征材料的结构、性质和功能，还可以用于分析材料的成分和制备过程等方面。
原理与应用拉曼光谱技术基于分子振动的散射和散射光的频移来确定物质的特征。
具体来说，当激光束照射在物质上时，光子会与物质内分子的振动相互作用，形成散射光。
分子的响应取决于它们的振动模式和分子结构的对称性。
由于不同分子具有不同的振动频率和成分，来自样品的散射光的频移和强度可以提供有关其成分和结构的信息。
在材料科学中，拉曼光谱技术被广泛应用于表征材料的晶体结构和化学成分等方面。
例如，它可以用于表征一些特殊材料的结构和性能，比如在某些应用中需要具备特殊的光学、电学或磁学性质的材料；或者表征一些自然材料的成分和构成，比如矿物、生物分子等。
同时，拉曼光谱技术还可以用于分析材料的制备过程。
通过对材料的化学反应和结构变化进行跟踪，可以增加对制备过程的了解，并指导制备改进。
从微观到宏观的应用由于拉曼光谱技术具有非常高的灵敏度和分辨率，所以在材料科学中它被广泛应用于从微观到宏观的各个层面。
在微观方面，拉曼光谱可以用于表征晶格结构和成分的细微变化，包括缺陷、催化剂/杂化物中的协同作用、高温相变和位错等。
在宏观方面，拉曼光谱可以用于确定材料的宏观构型、表面性质、热学和磁学性质等。
例如，拉曼光谱可以用于确定单晶材料和多晶材料之间的晶体结构差异。
多晶材料可以表现出一些单晶材料难以观察到的结构和性质，而拉曼光谱可以通过扫描不同晶体取向的样品来展示这些差异。
此外，由于拉曼光谱在空间分辨率、时间分辨率、压力和温度条件方面具有很好的适应性，因此它可以在不同条件下对材料进行表征和分析。
总结综上所述，拉曼光谱技术是一种非常有用的实验分析技术，它可以用于分析各种不同类型的物质，并在材料科学中具有广泛的应用。
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。
药物分析中的表面增强拉曼光谱探针优化
药物分析中的表面增强拉曼光谱探针优化表面增强拉曼光谱（Surface-Enhanced Raman Spectroscopy，SERS）是一种基于局域表面等离激元共振放大效应的分析技术，能够提供高灵敏度、高选择性的信号增强效果。
药物分析中的表面增强拉曼光谱探针优化是一个重要的研究领域，旨在提高药物的检测灵敏度和准确性。
本文将介绍表面增强拉曼光谱探针在药物分析中的优化方法和应用。
一、SERS基本原理表面增强拉曼光谱技术是基于吸附在金属凹陷或纳米结构表面的待测分子，由于与金属表面等离激元共振产生放大效应而获得拉曼信号增强的一种技术。
其基本原理是将待测样品与金属纳米颗粒或金属薄膜结合，通过激发金属表面局域等离子共振模式，使拉曼信号发生倍增，从而实现对微量药物的快速检测。
二、表面增强拉曼光谱探针优化方法（一）金属纳米颗粒的选择优化表面增强拉曼探针的第一步是选择合适的金属纳米颗粒作为基质材料。
常用的金属纳米颗粒包括银（Ag）和金（Au）。
在优化探针时，可以考虑纳米颗粒的形貌、大小和稳定性等因素，以获得最佳的拉曼信号增强效果。
（二）表面化学修饰在表面增强拉曼光谱探针优化过程中，对金属纳米颗粒进行表面化学修饰是一种常用的方法。
通过引入功能性分子或修饰剂，可以增加纳米颗粒与待测药物之间的特异性相互作用，从而提高探针的选择性和灵敏度。
例如，可以使用硫化物、硝基苯胺等分子对金属纳米颗粒进行修饰，以提高对特定药物分子的吸附效果。
（三）纳米结构的设计优化表面增强拉曼光谱探针的另一种方法是通过设计纳米结构来改变其电磁场分布和局域等离激元共振效应。
例如，可以通过制备具有高度有序排列的纳米颗粒阵列或纳米孔洞结构，以提高药物分子与金属纳米颗粒的相互作用效果。
三、表面增强拉曼光谱探针在药物分析中的应用（一）药物检测表面增强拉曼光谱探针在药物分析中具有非常广泛的应用前景。
通过该技术可以对药物分子进行定性和定量分析，检测微量药物的同时还能提供所需的结构信息。
拉曼光谱仪的应用领域及工作原理
拉曼光谱仪的应用领域及工作原理拉曼光谱仪的应用领域1、拉曼光谱在化学讨论中的应用拉曼光谱在有机化学方面紧要是用作结构鉴定和分子相互作用的手段，它与红外光谱互为补充，可以辨别特别的结构特征或特征基团。
拉曼位移的大小、强度及拉曼峰形状是鉴定化学键、官能团的紧要依据。
利用偏振特性，拉曼光谱还可以作为分子异构体判定的依据。
在无机化合物中金属离子和配位体间的共价键常具有拉曼活性，由此拉曼光谱可供应有关配位化合物的构成、结构和稳定性等信息。
另外，很多无机化合物具有多种晶型结构，它们具有不同的拉曼活性，因此用拉曼光谱能测定和辨别红外光谱无法完成的无机化合物的晶型结构。
在催化化学中，拉曼光谱能够供应催化剂本身以及表面上物种的结构信息，还可以对催化剂制备过程进行实时讨论。
同时，激光拉曼光谱是讨论电极/溶液界面的结构和性能的紧要方法，能够在分子水平上深入讨论电化学界面结构、吸附和反应等基础问题并应用于电催化、腐蚀和电镀等领域。
2、拉曼光谱在高分子材料中的应用拉曼光谱可供应聚合物材料结构方面的很多紧要信息。
如分子结构与构成、立体规整性、结晶与去向、分子相互作用，以及表面和界面的结构等。
从拉曼峰的宽度可以表征高分子材料的立体化学纯度。
如无规立场试样或头—头，头—尾结构混杂的样品，拉曼峰是弱而宽，而高度有序样品具有强而尖锐的拉曼峰。
讨论内容包括：（1）化学结构和立构性判定：高分子中的C＝C、C—C、S—S、C—S、N—N等骨架对拉曼光谱特别敏感，常用来讨论高分子的化学组份和结构。
（2）组分定量分析：拉曼散射强度与高分子的浓度成线性关系，给高分子组分含量分析带来便利。
（3）晶相与无定形相的表征以及聚合物结晶过程和结晶度的监测。
（4）动力学过程讨论：伴随高分子反应的动力学过程如聚合、裂解、水解和结晶等。
相应的拉曼光谱某些特征谱带会有强度的更改。
（5）高分子取向讨论：高分子链的各向异性必定带来对光散射的各向异性，测量分子的拉曼带退偏比可以得到分子构型或构象等方面的紧要信息。
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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
SPM
Tip
E
k
Laser~1 nm
30nm 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 wire
Au Counter Electrode
CHI instrument
Solution: 发烟盐酸+ 乙醇 (1:1) Potentiostat voltage: 2.2 ~2.3 V
Etching solution
Setup
高活性TERS针尖的制备
A
2.1 V
B
2.2 V
C
2.4 V
200nm
A
200nm
B
200nm
C
Appl. 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 nm
12000 11000 10000
1800
0.5 mw 632.8 nm
Raman Intensity(counts)
9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000
Raman Intensity (counts)
1600
1400
1200
1000
S
800
300
600
900
1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000
300
600
900
1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000
Wavenumber /cm
-1
Wavenumber /cm
-1
Angew. 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 1635
1014 238
SERS
TERS
200
600
1000
1400
-1
Without tip 1800
4‘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 ,10s
O2N
40 cps
HS
SH
E
1 nm 2.5 nm 4 nm 6 nm 7.5 nm 9 nm 15 nm 20 nm
500 1000 1500
-1
κ
2000
2500
Raman shift(cm )
电磁场增强与距离的关系
Expriment data 3D-FDTD simulation
1.2
1.0
Normalized intensity
0.8
1 nm
0.6
5 nm
0.4
0.2
0.0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
tip 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。
简要实验流程：
制备不同的量子点SERS初步研究
尝试利用TERS增强量子点信号，
研究增强荧光与拉曼过程关联。