表面增強拉曼光譜技術研究進展

顏春艷

（國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心，廣東　廣州　510000）

表面增強拉曼光譜技術研究進展

顏春艷

（國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心，廣東廣州510000）

表面增強拉曼散射（SERS）技術是分析技術中廣泛應用的一種光譜測試技術。SERS基底的制備是SERS研究中的重點和熱點。本文對新型高活性SERS基底進行了綜述。

SERS；應用

1　背景

拉曼效應普遍存在于一切分子中，無論是氣態，液態和固態，且拉曼散射光譜對于樣品制備沒有特殊要求。但是拉曼散射效應是個非常弱的過程，一般其光強僅約為入射光強的10-10。所以拉曼信號通常都很弱，要對表面吸附物種進行拉曼光譜研究幾乎都要利用某種增強效應［1］。

2　發展

SERS 發現后很快在表面科學、分析科學和生物科學等領域得到廣泛的應用。各研究小組隨著對SERS更加深入地研究，取得了一些突破性的進展。最為重要的進展當屬將SERS 發展為單分子科學的研究手段之一。另一重要進展是在一系列純過渡金屬（ 第VIII副族元素）體系觀察到SERS效應，比如鉑、銠、鐵、鈷、鎳、釕、鈀和鉑銥合金等［2-3］。

3　研究熱點

現在，不論是拉曼光譜刊物，還是拉曼光譜會議，SERS都是一個最受關注的內容。圍繞SERS基底的制備一直是研究的熱點和重點。科研工作者們探索了如下一些有意思的SERS基底。

隨著納米技術的發展，石墨烯成為納米科學研究的熱門材料，中國農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所［4］在氧化石墨烯上負載金納米溶膠能進一步增強拉曼信號，并對制備工藝進行改進，制備得到了高分散性、高穩定性的氧化石墨烯負載金納米溶膠。制備方法較簡單易行，且不需要使用有機溶劑，安全無污染，且比普通納米金溶液相比，具有更高的表面增強拉曼光譜活性。

華中農業大學［5］以蟬翅為原材料，經超聲洗凈、去掉翅脈、裁剪、固定、平整后，做成了基底制備所需的生物模板；在惰性氣體保護下，以高純貴金屬為靶材，采用間歇式濺射方式將貴金屬濺射沉積到生物模板上，制得新型仿生表面增強拉曼光譜基底。其中，制備的銀粒子修飾三維仿生表面增強拉曼光譜基底的增強因子可達5×107水平以上，比之前P.R.Stoddart等人［6］所報道的結果要高50倍以上。

類似的，吉林大學［7］也制備了基于天然生物表面的增強拉曼檢測基底。通過氣相沉積、自組裝或者化學鍍技術在天然生物超疏水表面覆蓋貴金屬形成粗糙疏水的表面增強拉曼檢測熱點，天然生物超疏水表面為玫瑰花瓣、荷葉、水稻葉、蟬翼或蜻蜓翅膀。該技術不僅保留了原有特征表面的微米結構、納米結構，整體還具有疏水或者超疏水性能，能夠對滴加于表面的溶液進行濃縮，便于低濃度分析物質的檢測。上海交通大學［8］以含有甲殼素的生物材質，如天然蝴蝶翅膀，為模板，制得了繼承和復制了天然生物體的三維周期結構的金屬表面增強拉曼散射基底。

除了以新興納米材料以及生物材料表面為基底，對于基底的選擇上，中國科學院合肥物質科學研究院［9］提出了以紙作為SERS基底，構建了一種高重現性、超穩定性的表面增強拉曼光譜打印紙。利用紙張表面多羥基與非拉曼活性物質無機納米氧化物顆粒發生弱的相互作用，并在無機納米氧化物上通過化學方法修飾上功能基團，使這些基團主動抓捕和固定貴金屬納米顆粒，同時納米氧化物起到平整化和覆蓋紙張本身信號的作用。吉林大學［10］制備了具有天然纖維微納多級結構的紙表面增強拉曼基底，具備柔韌性好，成本低，對環境無污染等特點。

4　結尾

SERS已廣泛用于有機、無機、生物、生命科學等各個領域，對SERS基底進行了許多創新性的研究。由于SERS基底在SERS分析中的重要地位，SERS基底的研究仍將是科研工作者廣泛研究的方向，并可以預期不同基底所產生的增強效應可用于輔助SERS理論的研究。

［1］ 任斌，田中群.表面增強拉曼光譜的研究進展［J］.現代儀器，2004（05）：1-8.

［2］ 高書燕，張樹霞，楊恕霞等.表面增強拉曼散射活性基底［J］.化學通報，2007（05），908-914.

［3］ Zhong Qun Tian，Bin Ren，De Yin Wu.Surface-Enhanced Raman Scattering: From Noble to Transition Metals and from Rough Surfaces to Ordered Nanostructures［J］.Journal of Physical Chemistry B，2002，106（37）:9463-9483.

［4］ 中國農業科學院農業質量標準與檢測技術研究院.具有表面增強拉曼光譜活性的氧化石墨烯負載金納米溶膠的制備方法和應用.CN:103521780A［P］，2014年01月22日.

［5］ 華中農業大學.新型仿生表面增強拉曼光譜基底及其制備方法.CN:103451610A［P］，2013年12月18日.

［6］ Stoddart PR，Cadusch PJ，Boyce TM，et al..Optical properties of chitin: surface-enhanced Raman scattering substrates based on antireflection structures on cicada wings［J］.Nanotechnology，2006，17（3），680-686.

［7］ 吉林大學.一種基于天然生物超疏水結構表面的增強拉曼檢測基底及其制備方法.CN:103048307A［P］，2013年04月17日.

［8］ 上海大學.三維周期結構的金屬表面增強拉曼散射基底及其制備方法.CN:102384904A［P］，2012年03月21日.

［9］ 中國科學院合肥物質科學研究院.一種應用于現場檢測的表面增強拉曼光譜打印試紙及其制備方法.CN:103115912A［P］，2013年05月22日.

［10］ 吉林大學.一種表面增強拉曼檢測試紙及其應用.CN:102628809A［P］，2012年08月08日.

O433.5

文章編號：1003-5168（2015）11-084-01

顏春艷（1987.4-），女，碩士研究生，研究方向：生物化學傳感器。