SPR——LSPR

电磁场增强机理

关于表面增强拉曼光谱的增强机理在学术界一直争论不休，比较流行的观点有两种：一种是物理增强，也称电磁场增强，即通过金属材料的粗糙表面或者金属纳米颗粒表面激发出的局域表面等离激元（LSPR）产生强大电磁场来实现拉曼信号的增强。通过理论计算，电磁场增强因子可以达到1014甚至更高。

什么是表面等离激元？
当光（电磁波）入射到金属与介质的界面时，金属表面的自由电子发生集体振荡（也可视作电磁波），电磁波与金属表面自由电子耦合，形成一种沿着金属表面传播的近场电磁波，我们称之为表面等离激元（SPR）。如果这种电磁场被局限在金属表面很小的范围内（譬如球形纳米颗粒）时，称之为局域表面等离激元（LSPR）。
球形金属纳米颗粒LSPR示意图

理解：光（电磁波）照射一个金属球，金属球的电子排布会不均匀（一边多一边少，可以理解为入射光是电磁波，或者电场，有个趋势力影响金属球的电子）。，金属内的自由电子行为类似于一种自由载流子气体（等离子体），而且可以被激发形成稳定传播的等离子体波。等离子体波是一种纵向电磁电荷密度波，将其电子化被称为“等离激元(plasmons)”,它以两种形式存在：等离子体（plasma）内部的体等离激元和束缚在等离子体与介质交界面上的表面等离激元。

理解：电磁波与金属表面自由电子耦合，可以理解为电子吸收光子，跃迁（符合能级）

磁场如何增强Raman信号呢？

1978年，Moskovits等人通过理论和实验证明，粗糙Ag电极表面得到的增强拉曼信号归功于表面等离激元。至今为止，科研人员对SERS的电磁场增强机理进行了大量的理论和实验研究。

具体来说，当激光照射到金属纳米结构表面时，金属纳米结构会在表面附近产生局域表面等离激元LSPR，在这个区域的分子受到激发之后，发出的拉曼信号又会激发