表面增强拉曼散射

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1189 cm-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
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?
具体定义
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。
Typical SERS media
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
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
FT-Raman BRUKER RFS 100
ScatteriSnCgS [Cnrmo]ss section
WaWvaevelelennggtthh[/nnmm]
J. Kottmann et al., IFH Field Theory Group, ETH Zürich
SERS: Excitation of plasmon resonances in Ag (Au or Cu) nanoparticles Raman spectroscopy utilizes optical properties of nanostructures
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。
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
展望
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。.
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。
傅立叶变换-拉曼光谱仪
FT-Raman spectroscopy 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。
应用
药物分析 艺术品修复 快速检测 物质测定
中成药中微量西药成分的研究
机理
电磁场增强
表面等离子体共振 避雷针效应
化学增强
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；
SERS EM enhancement – shape effect
Ag, Au or Cu
Field enhancement
艺术品修复
This12 century fresco on a church wall in Italy needed to be restored. What paints to use? Raman analysis clearly identified the paints and pigments that were originally present, permitting a correct choice of cleaning materials and subsequent repainting to restore its original condition.
Wavenumber / cm-1
SERS improves the detection limit: Adenine
Raman Intensity Raman Intensity
NH2
N
N
N H
N
Raman
10 -1 M 10 -2 M 10 -3 M
1500
1000
500
Wavenumber / cm-1
SERS
10 百度文库5 M 10 -6 M
10 -7 M
1500
1000
Wavenumber / cm-1
10 -8 M
500
How does SERS work? The SERS EM enhancement
EO
metal colloid
excitation
detection
molecule
SERS
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% 。
SERS 技术提升至单 分子检测水平，也 是一个里程碑式的 发展
SERS quenches fluorescence
Raman silver colloids
M. x piperita 514.5 nm
Raman Intensity
10 mm
essential oil
2000
1500
1000
500
发展历程
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。
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。