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表面增强拉曼光谱理论

2023.3.22

拉曼信号的产生是一个效率比较低的过程,检测灵敏度较低。因此,如果没有特殊的增强效应,拉曼技术很难应用于实际中。

目前,常用的增强拉曼技术为表面增强拉曼技术。是有机分子吸附在Ag、Au、Cu纳米粒子表面或粗糙的金属电极表面,在电磁场或电荷转移的作用下,实现拉曼信号大大增强的过程。SERS的发现使得拉曼光谱可以用来研究一些电化学中重要的固液界面反应,甚至得到电极表面单分子层的拉曼信号。

根据SERS理论,当合适波长的激发光照射在某些特定金属(Au,Ag,Cu,Li,Na等)的纳米结构上时,会引发金属纳米结构的表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR),这会使得纳米结构间产生102倍的增强的电磁场,这个增强的电磁场的空间被形象的称为“热点”。如果在这个热点附近的几个纳米的空间内存在有拉曼活性的分子,就会与电磁场作用,使得电磁场产生最大104倍的增强,分子的拉曼信号也会得到极大的增强。根据以上机理的简述,要想获得电极表面增强的拉曼信号,需要同时满足三个条件:1. Au,Ag,Cu,Li,Na等特定的金属表面;2. 合适的纳米结构;3. 波长匹配的激发光。


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