90、基于表面增强拉曼散射（SERS）的拉曼探针：原理、类型与应用

基于表面增强拉曼散射（SERS）的拉曼探针：原理、类型与应用

拉曼光谱技术长期以来被视为分析化学和生物样本的重要诊断工具。它基于分子的振动跃迁，拉曼光谱中的精细结构有助于阐明分子结构、表面过程和界面反应。然而，由于拉曼散射截面较小，常规拉曼光谱在痕量分析中的应用受到限制。直到表面增强拉曼散射（SERS）效应的发现，拉曼光谱技术才迎来了新的发展机遇。

1. SERS 技术概述

SERS 效应最早于 20 世纪 70 年代中期被发现，当时研究人员观察到吡啶分子在电化学粗糙化的银电极表面上的拉曼信号得到了极大增强。此后，SERS 技术的研究逐渐深入，但早期的研究主要集中在少数高度可极化的小分子上，且实验条件较为苛刻。直到 20 世纪 80 年代中期，随着各种 SERS 诱导介质或探针的开发，SERS 技术才开始在更广泛的领域得到应用。

2. 不同类型的 SERS 探针

• 金属电极 ：电化学粗糙化的电极是最早用于 SERS 研究的介质，其中银电极最为常用。在电化学制备过程中，银电极经历氧化 - 还原循环，产生 25 至 500 纳米大小的表面突起，从而增强拉曼信号。除了银电极，铂和铜等电极也被用于 SERS 研究。此外，氧化形式的金属电极也能促进 SERS 检测。
• 金属胶体 ：金属胶体是在溶液中化学形成的各种尺寸的元素纳米颗粒，可用于原位溶液 SERS 测量，也可固定在固体介质上作为表面 SERS 探针。银胶体常用于诱导溶液 SERS，其制备方法包括快速混合硝酸银溶液和冰冷的硼氢化钠溶液等。金胶体也被用于研究各种染料的 SERS 活性。金属胶体具有化学试