拉曼和sers之间的区别

图片来源:Metrohm AG

当讨论用拉曼光谱师的低浓度感测应用的可行性时，它们可能表明拉曼可能不够敏感，但是SERS可以工作。

然而，这不会达到这两种方法之间的实际差异的核心，以及为什么SERS（表面增强拉曼散射或可选地增强拉曼光谱）通常建议用于低浓度应用。

在这里，将探索拉曼光谱和SERS光谱之间的技术差异，以及如何看待各自的数据的一些实际考虑。

在标准中拉曼光谱，将激光光源直接聚焦到样品上(图1a)。分析物的键使激光散射，非弹性散射光被聚集并加工成拉曼光谱。

该技术的无损性质，拉曼带的选择性和对水的不敏感使拉曼成为有机和无机系统的定性和定量分析的实用工具。

图1。图片来源:Metrohm AG

几十年来，在现实世界中，拉曼光谱是一种未充分利用的技术。

这可能降至两大局限性：1）拉曼的内在内部不敏感性，仅为10^6.入射光子是拉曼散射;2)荧光发射干扰，这与激发波长和所使用的分析物分子的性质有关。

荧光是与拉曼散射相竞争并且比拉曼散射更有效的现象，从而使拉曼信号压得多。

虽然依赖于分析物分子和样品基体的散射强度，但传统拉曼散射检测的标准限在浓度~ 1-10%之间。

对于疾病检测或麻醉品鉴定等精确应用而言，这一限度可能比必要的限度大许多个数量级。在这种情况下，应用科学家可能会建议使用SERS测量。

所需的硬件应该与正常的拉曼测量相同，但是ser的分析需要不同的抽样。要理解这种差异，就必须考虑SERS效应。

在20世纪70年代，许多研究小组发现，像吡啶这样的有机分子的拉曼信号在吸附到粗糙的金属衬底上时显著增强(图1b)。^{(1 - 3)}．

虽然出现了一些理论来解释这一观察结果，但今天人们普遍认为，增强机制是双重的:电磁增强机制是主要的贡献，而化学机制代表了增强的减少部分。

图2。图片来源:Metrohm AG

通过利用由贵金属（通常是银或金）制造的粗糙的纳米金属基板和局部表面等离子体的出现来促进电磁增强机构，其是所选金属的价电子的量化振荡。

激光将局部表面等离子体驱动成共振，或激发激发样品/纳米灌注物复合物（图2）时激发'LSPR'。因此，在激光激发辐射和样品的散射辐射中发生放大。

图2中的箭头。图1B以粗体显示，以证明该幅度的增加。从理论上讲，这种机制可以解释因子的信号增强，例如10^{11 [4]}．

化学机制要求与激光激发波长共振的电荷转移，通常代表高达10的理论增强因子^4.[5]．

干扰干扰的荧光也可以通过这些电荷转移熄灭。利用增强机制组合，可以克服抑制常规拉曼散射的内在不敏感性和荧光干扰。

更重要的是，是否有研究详细说明了SERS具有检测单个分子的能力^[6,7]．

在过去的二十年中，这些纳米结构的制造是学术研究的不断增长的领域。SERS基材可以包含固体纳米球，胶体悬浮液和涂覆在金属中的硅芯片。

当分析物分子位于纳米结构的结合处(也称为SERS“热点”)时，这种改进往往达到最大，因此研究人员可以定制这些底物的形状和等离子体活性，以达到更大的放大水平，用于他们的研究目的。

还有一些商业上可用于实际应用的SERS衬底。这些衬底的开发具有易用性、灵活性和低成本的特点，但它们可能不像高度有序的衬底那样敏感。

Metrohm提供基于芯片的SERS基板和安装在玻璃载玻片上的基于纸的SERS基板。

在与应用科学家协商后，用户可以决定一个商业的SERS衬底适合他们的应用。对于其他应用，提高灵敏度可能是必要的，以满足检测极限。

在这种情况下，可以与在纳米制造测量上工作的当地大学实验室进行协作。

图3。图片来源:Metrohm AG

问题经常出现，例如，“我们可以使用现有的拉曼参考库来分析我们的SERS光谱吗?”图3展示了在商用底物上，芬太尼HCl的正常拉曼光谱(图3a)和芬太尼HCl饱和溶液的SERS光谱(图3b)之间的差异。

芬太尼的标准拉曼光谱峰比相对峰多很多ser频谱．SERS带也比标准拉曼带更宽。

在SERS光谱中，探测分子的振动模式与探测吸附在衬底上的样品是平行的。因此，可以观察到SERS光谱中的一些峰可以纯粹与衬底相关。

由于SERS光谱和普通拉曼光谱之间的可变性，在某些情况下利用商业拉曼库进行SERS光谱分析可能比较棘手。

Metrohm建议需要SERS识别的用户使用自己的基质生成自己的SERS光谱数据库。一些手持拉曼产品中也包含了sers特异性的麻醉品文库。对于更复杂的数据分析，也有一个全面的SERS文献基础来调用。

在需要低浓度传感的应用中，或者荧光吞噬拉曼信号的应用中，SERS技术对于研究人员和现实世界的问题解决者都是至关重要的。欲了解更多信息，请访问Metrohm的网站。

参考文献

1. d。l。Jeanmaire和r。p。Van Duyne，j . Electroanal化学．84(1977), 1 - 20。
2. M.Fleischmann.那P.J.Hendra,A.J.麦基亚坦那化学。理论物理。列托人。26.，163-166（1974年）。
3. M.G. Albrecht和J.A. Creighton，j。化学。Soc。99, 5215 - 5217(1977)。
4. J.P. Camden.那J. A. Dieringer那王那D.J.马塞罗说道那告诉马克那G.C.宝贝,r·达因那j。化学。Soc。130.，12616-12617（2008）。
5. R. Pilot，R. Signorini和L Fabris，“表面增强拉曼光谱：原理，基板和应用。”在Deepak F.L.，编辑。金属纳米粒子及其团簇:欧洲杯猜球平台合成、性质及应用进展．斯普林克;Cham，瑞士：2018。第89-164页。
6. j。a。迪林格，r。b。莱坦，k。a。沙伊特，r。p。范。杜恩，j。化学。Soc。129., 16249 - 16256(2007)。
7. K.Naeipp，Y. Wang，H. Kneipp，L.T.Perelman，I. Itzkan，R.R. Dasari和M.S.。FELD，理论物理。rev. lett。78, 1667 - 1670(1997)。

这些信息的来源、审查和改编来自Metrohm AG提供的材料。欧洲杯足球竞彩

欲了解更多信息，请访问瑞士万通AG)。