表面增強(qiáng)拉曼散射課件

1、表面增強(qiáng)拉曼散射主講人:張沁怡組員:晉川川,胡澤敏,饒?chǎng)稳绻酒分谢煊衅渌咨勰?，怎么辦？如何修復(fù)一幅十二世紀(jì)的教堂壁畫?表面增強(qiáng)拉曼散射是指當(dāng)一些分子被吸附到某些粗糙的金屬，如金、銀或銅的表面時(shí)，它們的拉曼譜線強(qiáng)度會(huì)得到極大地增強(qiáng)，這種不尋常的拉曼散射增強(qiáng)現(xiàn)象被稱為表面增強(qiáng)拉曼散射效應(yīng)。具體定義發(fā)展歷程第1篇有關(guān)SERS的文章是英國(guó)的Fleishmann研究組在1974年發(fā)表的Creighton等人通過詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)和理論研究后發(fā)現(xiàn)，信號(hào)增強(qiáng)遠(yuǎn)大于表面積的增加所能引起的信號(hào)增強(qiáng)。他們將此現(xiàn)象稱為表面增強(qiáng)拉曼散射效應(yīng)。SERS 技術(shù)提升至單分子檢測(cè)水平，也是一個(gè)里程碑式的發(fā)展印度物理學(xué)家拉曼(C

2、.V. Raman)于1928年發(fā)現(xiàn)了光的非彈性散射效應(yīng)，并因此于1930年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。SERS quenches fluorescenceessential oil10 mmRamansilver colloidsM. x piperita514.5 nm200015001000500Wavenumber / cm-1Raman Intensity SERS improves the detection limit: Adenine10-8 M10-7 M10-6 M10-5 M10-3 M10-2 M10-1 aman IntensityRamanWaven

3、umber / cm-115001000500Wavenumber / cm-1 Raman IntensitySERS How does SERS work? The SERS EM enhancementEOmetal colloidexcitationdetectionSERSmolecule機(jī)理電磁場(chǎng)增強(qiáng)化學(xué)增強(qiáng)表面等離子體共振避雷針效應(yīng)由于吸附物和金屬基底的化學(xué)成鍵導(dǎo)致非共振增強(qiáng)；由于吸附分子和表面吸附原子形成表面絡(luò)合物(新分子體系)而導(dǎo)致的共振增強(qiáng)；SERS EM enhancement shape effectSERS: Excitation of plasmon resonan

4、ces in Ag (Au or Cu) nanoparticlesRaman spectroscopy utilizes optical properties of nanostructuresWavelength nmSCS nmJ. Kottmann et al., IFH Field Theory Group,ETH ZrichAg, Au or Cu Wavelength/nmScattering Cross sectionFieldenhancementTypical SERS media 從應(yīng)用的角度，需要制備穩(wěn)定的可再生的SERS基底(A)氧化鈦/金陣列合成示意圖；(B)銀陣列

5、/氧化鈦顆粒合成示意圖；(C)氧化鐵/銀復(fù)合材料富集、組裝與檢測(cè)示意圖；(D)鎳磁性納米線的循環(huán)使用過程中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院智能所仿生功能材料研究中心新成果 FT-Raman BRUKER RFS 100傅立葉變換-拉曼光譜儀FT-Raman spectroscopy光源：Nd-YAG釔鋁石榴石激光器（1.064m）；檢測(cè)器：高靈敏度的銦鎵砷探頭；特點(diǎn)：（1）避免了熒光干擾；（2）精度高；（3）消除了瑞利譜線；（4）測(cè)量速度快。藥物分析藝術(shù)品修復(fù)快速檢測(cè)物質(zhì)測(cè)定應(yīng)用中成藥中微量西藥成分的研究 中藥的熒光現(xiàn)象很強(qiáng)，而熒光是拉曼散射的“硬傷”，特別是在成分復(fù)雜的中藥中，西藥的光譜信號(hào)常常被強(qiáng)熒

6、光遮蓋，常常表現(xiàn)為以上圖譜 。 馬來酸羅格列酮標(biāo)準(zhǔn)品溶液的 SERS 譜圖（C=0.0003% ） 添加了不同比例的馬來酸羅格列酮的中成藥水溶液的SERS 譜圖（馬來酸羅格列酮添加于中成藥中的比例：a:1%,b:0.8%,c:0.5%,d:0.3%,e:0.1%，f:0% 。藝術(shù)品修復(fù)This12 century fresco on a church wall in Italy needed to be restored. What paints to use?Raman analysis clearly identified the paints and pigments that were

7、 originally present, permitting a correct choice of cleaning materials and subsequent repainting to restore its original condition.天然翡翠及翡翠的A、B貨 只要翡翠飾品的拉曼光譜中存在1116，1609，3069和1189 cm-1四條有別于蠟而為環(huán)氧樹脂所特有的譜帶,尤其是前兩個(gè)譜帶 ,該樣品即可確定為翡翠B貨，同時(shí)樣品的熒光較天然翡翠強(qiáng)得多，如充填環(huán)氧樹脂翡翠和充填膠翡翠。 三聚氰胺的表面增強(qiáng)特征光譜圖 含 5mg/L 三聚氰胺的牛奶樣品的表面增強(qiáng)拉曼光譜 蘇丹紅的表面增強(qiáng)拉曼光譜 蘇丹紅原料的 SERS 圖譜(C=0.0001%) 添加了 0.05%蘇丹紅的番茄醬的 SERS 基底定量化重現(xiàn)性表面增強(qiáng)拉曼光譜信號(hào)的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性主要取決于表面增強(qiáng)基底的納米結(jié)構(gòu)。尋找一系列新型基底是SE