SERS表面增强拉曼光谱的优点
经过了40多年的发展，SERS活性纳米材料已经从贵金属，过渡金属扩展到半导体材料。半导体纳米材料独特的光学和电学性质赋予了其电荷转移拉曼散射增强能力。此外，半导体纳米材料良好的生物相容性使其在生物科学领域具有巨大的应用潜力。赵冰研究团队近年来对SERS活性半导体纳米材料开展了一系列研究，并探索了增强机理[1]。
赵冰团队在金属氧化物如ZnO、CuO、CdTe、TiO2等纳米粒子上观测到了吸附分子的增强拉曼光谱现象。通过制备不同尺寸的金属氧化物纳米粒子，证实了半导体SERS的尺寸依赖性，并提出了半导体纳米粒子到探针分子的电荷转移（charge transfer，CT）增强机制。电子可以从半导体的价带激发到半导体的表面缺陷态能级上，形成电子-空穴对，进而跃迁到吸附分子的LUMO能级，经过分子的HOMO能级最终返回到半导体纳米粒子，与空穴复合，完成电荷转移过程（见下图d）。