表面增强拉曼光谱技术研究进展

颜春艳

（国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，广东　广州　510000）

表面增强拉曼光谱技术研究进展

颜春艳

（国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，广东广州510000）

表面增强拉曼散射（SERS）技术是分析技术中广泛应用的一种光谱测试技术。SERS基底的制备是SERS研究中的重点和热点。本文对新型高活性SERS基底进行了综述。

SERS；应用

1　背景

拉曼效应普遍存在于一切分子中，无论是气态，液态和固态，且拉曼散射光谱对于样品制备没有特殊要求。但是拉曼散射效应是个非常弱的过程，一般其光强仅约为入射光强的10-10。所以拉曼信号通常都很弱，要对表面吸附物种进行拉曼光谱研究几乎都要利用某种增强效应［1］。

2　发展

SERS 发现后很快在表面科学、分析科学和生物科学等领域得到广泛的应用。各研究小组随着对SERS更加深入地研究，取得了一些突破性的进展。最为重要的进展当属将SERS 发展为单分子科学的研究手段之一。另一重要进展是在一系列纯过渡金属（ 第VIII副族元素）体系观察到SERS效应，比如铂、铑、铁、钴、镍、钌、钯和铂铱合金等［2-3］。

3　研究热点

现在，不论是拉曼光谱刊物，还是拉曼光谱会议，SERS都是一个最受关注的内容。围绕SERS基底的制备一直是研究的热点和重点。科研工作者们探索了如下一些有意思的SERS基底。

随着纳米技术的发展，石墨烯成为纳米科学研究的热门材料，中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所［4］在氧化石墨烯上负载金纳米溶胶能进一步增强拉曼信号，并对制备工艺进行改进，制备得到了高分散性、高稳定性的氧化石墨烯负载金纳米溶胶。制备方法较简单易行，且不需要使用有机溶剂，安全无污染，且比普通纳米金溶液相比，具有更高的表面增强拉曼光谱活性。

华中农业大学［5］以蝉翅为原材料，经超声洗净、去掉翅脉、裁剪、固定、平整后，做成了基底制备所需的生物模板；在惰性气体保护下，以高纯贵金属为靶材，采用间歇式溅射方式将贵金属溅射沉积到生物模板上，制得新型仿生表面增强拉曼光谱基底。其中，制备的银粒子修饰三维仿生表面增强拉曼光谱基底的增强因子可达5×107水平以上，比之前P.R.Stoddart等人［6］所报道的结果要高50倍以上。

类似的，吉林大学［7］也制备了基于天然生物表面的增强拉曼检测基底。通过气相沉积、自组装或者化学镀技术在天然生物超疏水表面覆盖贵金属形成粗糙疏水的表面增强拉曼检测热点，天然生物超疏水表面为玫瑰花瓣、荷叶、水稻叶、蝉翼或蜻蜓翅膀。该技术不仅保留了原有特征表面的微米结构、纳米结构，整体还具有疏水或者超疏水性能，能够对滴加于表面的溶液进行浓缩，便于低浓度分析物质的检测。上海交通大学［8］以含有甲壳素的生物材质，如天然蝴蝶翅膀，为模板，制得了继承和复制了天然生物体的三维周期结构的金属表面增强拉曼散射基底。

除了以新兴纳米材料以及生物材料表面为基底，对于基底的选择上，中国科学院合肥物质科学研究院［9］提出了以纸作为SERS基底，构建了一种高重现性、超稳定性的表面增强拉曼光谱打印纸。利用纸张表面多羟基与非拉曼活性物质无机纳米氧化物颗粒发生弱的相互作用，并在无机纳米氧化物上通过化学方法修饰上功能基团，使这些基团主动抓捕和固定贵金属纳米颗粒，同时纳米氧化物起到平整化和覆盖纸张本身信号的作用。吉林大学［10］制备了具有天然纤维微纳多级结构的纸表面增强拉曼基底，具备柔韧性好，成本低，对环境无污染等特点。

4　结尾

SERS已广泛用于有机、无机、生物、生命科学等各个领域，对SERS基底进行了许多创新性的研究。由于SERS基底在SERS分析中的重要地位，SERS基底的研究仍将是科研工作者广泛研究的方向，并可以预期不同基底所产生的增强效应可用于辅助SERS理论的研究。

［1］ 任斌，田中群.表面增强拉曼光谱的研究进展［J］.现代仪器，2004（05）：1-8.

［2］ 高书燕，张树霞，杨恕霞等.表面增强拉曼散射活性基底［J］.化学通报，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］ 中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究院.具有表面增强拉曼光谱活性的氧化石墨烯负载金纳米溶胶的制备方法和应用.CN:103521780A［P］，2014年01月22日.

［5］ 华中农业大学.新型仿生表面增强拉曼光谱基底及其制备方法.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］ 吉林大学.一种基于天然生物超疏水结构表面的增强拉曼检测基底及其制备方法.CN:103048307A［P］，2013年04月17日.

［8］ 上海大学.三维周期结构的金属表面增强拉曼散射基底及其制备方法.CN:102384904A［P］，2012年03月21日.

［9］ 中国科学院合肥物质科学研究院.一种应用于现场检测的表面增强拉曼光谱打印试纸及其制备方法.CN:103115912A［P］，2013年05月22日.

［10］ 吉林大学.一种表面增强拉曼检测试纸及其应用.CN:102628809A［P］，2012年08月08日.

O433.5

文章编号：1003-5168（2015）11-084-01

颜春艳（1987.4-），女，硕士研究生，研究方向：生物化学传感器。