一、原理
表面增強拉曼散射(SERS)是一種基于拉曼光譜的增強技術,通過在金屬納米結構表面吸附分子,利用表面等離子體共振效應顯著增強拉曼信號。SERS的增強機制主要包括電磁增強和化學增強兩種:
電磁增強:金屬表面(如銀、金等)在特定波長的光照射下,會產生表面等離子體共振,增強電場強度,從而顯著增強拉曼散射信號。
化學增強:金屬與吸附分子之間發生電荷轉移,改變分子的極化率,從而增強拉曼信號。
二、制備方法
表面增強拉曼芯片的制備方法多樣,常見的有化學還原法、滴鑄法、光熱效應法等:
化學還原法:通過化學反應制備金屬納米顆粒,如銀溶膠,然后將其沉積在基底上形成SERS基底。
滴鑄法:將金屬納米顆粒溶液滴在襯底上,通過控制溶劑成分和干燥過程,形成均勻分布的納米顆粒層。
光熱效應法:利用激光照射光纖端面的金屬膜,產生光熱效應,使溶液中的金屬納米顆粒聚集在光纖端面,形成增強拉曼信號的熱點。
三、應用
表面增強拉曼芯片因其高靈敏度和特異性,廣泛應用于多個領域:
生物醫學:用于檢測生物分子、細胞外囊泡、疾病標志物等。例如,基于SERS的微流控芯片可用于檢測急性心肌梗死標志物。
食品安全:檢測食品中的農藥殘留、添加劑等。
環境監測:檢測環境中的有機污染物、重金屬離子等。
材料科學:研究材料表面的分子吸附和反應。
表面增強拉曼芯片憑借其高靈敏度和多樣化的制備方法,已成為拉曼光譜技術的重要分支,在多個領域展現出廣闊的應用前景。