表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)研究進(jìn)展

顏春艷

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，廣東　廣州　510000）

表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)研究進(jìn)展

顏春艷

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，廣東廣州510000）

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

SERS；應(yīng)用

1　背景

拉曼效應(yīng)普遍存在于一切分子中，無論是氣態(tài)，液態(tài)和固態(tài)，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(yīng)是個(gè)非常弱的過程，一般其光強(qiáng)僅約為入射光強(qiáng)的10-10。所以拉曼信號通常都很弱，要對表面吸附物種進(jìn)行拉曼光譜研究幾乎都要利用某種增強(qiáng)效應(yīng)［1］。

2　發(fā)展

SERS 發(fā)現(xiàn)后很快在表面科學(xué)、分析科學(xué)和生物科學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)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(jìn)展。最為重要的進(jìn)展當(dāng)屬將SERS 發(fā)展為單分子科學(xué)的研究手段之一。另一重要進(jìn)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(yīng)，比如鉑、銠、鐵、鈷、鎳、釕、鈀和鉑銥合金等［2-3］。

3　研究熱點(diǎn)

現(xiàn)在，不論是拉曼光譜刊物，還是拉曼光譜會議，SERS都是一個(gè)最受關(guān)注的內(nèi)容。圍繞SERS基底的制備一直是研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。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(shù)的發(fā)展，石墨烯成為納米科學(xué)研究的熱門材料，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所［4］在氧化石墨烯上負(fù)載金納米溶膠能進(jìn)一步增強(qiáng)拉曼信號，并對制備工藝進(jìn)行改進(jìn)，制備得到了高分散性、高穩(wěn)定性的氧化石墨烯負(fù)載金納米溶膠。制備方法較簡單易行，且不需要使用有機(jī)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(qiáng)拉曼光譜活性。

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)［5］以蟬翅為原材料，經(jīng)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(hù)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(qiáng)拉曼光譜基底。其中，制備的銀粒子修飾三維仿生表面增強(qiáng)拉曼光譜基底的增強(qiáng)因子可達(dá)5×107水平以上，比之前P.R.Stoddart等人［6］所報(bào)道的結(jié)果要高50倍以上。

類似的，吉林大學(xué)［7］也制備了基于天然生物表面的增強(qiáng)拉曼檢測基底。通過氣相沉積、自組裝或者化學(xué)鍍技術(shù)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(qiáng)拉曼檢測熱點(diǎn)，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(shù)不僅保留了原有特征表面的微米結(jié)構(gòu)、納米結(jié)構(gòu)，整體還具有疏水或者超疏水性能，能夠?qū)Φ渭佑诒砻娴娜芤哼M(jìn)行濃縮，便于低濃度分析物質(zhì)的檢測。上海交通大學(xué)［8］以含有甲殼素的生物材質(zhì)，如天然蝴蝶翅膀，為模板，制得了繼承和復(fù)制了天然生物體的三維周期結(jié)構(gòu)的金屬表面增強(qiáng)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(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院［9］提出了以紙作為SERS基底，構(gòu)建了一種高重現(xiàn)性、超穩(wěn)定性的表面增強(qiáng)拉曼光譜打印紙。利用紙張表面多羥基與非拉曼活性物質(zhì)無機(jī)納米氧化物顆粒發(fā)生弱的相互作用，并在無機(jī)納米氧化物上通過化學(xué)方法修飾上功能基團(tuán)，使這些基團(tuán)主動(dòng)抓捕和固定貴金屬納米顆粒，同時(shí)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(xué)［10］制備了具有天然纖維微納多級結(jié)構(gòu)的紙表面增強(qiáng)拉曼基底，具備柔韌性好，成本低，對環(huán)境無污染等特點(diǎn)。

4　結(jié)尾

SERS已廣泛用于有機(jī)、無機(jī)、生物、生命科學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域，對SERS基底進(jìn)行了許多創(chuàng)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(yù)期不同基底所產(chǎn)生的增強(qiáng)效應(yīng)可用于輔助SERS理論的研究。

［1］ 任斌，田中群.表面增強(qiáng)拉曼光譜的研究進(jìn)展［J］.現(xiàn)代儀器，2004（05）：1-8.

［2］ 高書燕，張樹霞，楊恕霞等.表面增強(qiáng)拉曼散射活性基底［J］.化學(xué)通報(bào)，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(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究院.具有表面增強(qiáng)拉曼光譜活性的氧化石墨烯負(fù)載金納米溶膠的制備方法和應(yīng)用.CN:103521780A［P］，2014年01月22日.

［5］ 華中農(nóng)業(yè)大學(xué).新型仿生表面增強(qiáng)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(xué).一種基于天然生物超疏水結(jié)構(gòu)表面的增強(qiáng)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(xué).三維周期結(jié)構(gòu)的金屬表面增強(qiáng)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(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院.一種應(yīng)用于現(xiàn)場檢測的表面增強(qiáng)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(xué).一種表面增強(qiáng)拉曼檢測試紙及其應(yīng)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(xué)傳感器。