演講人：日期:表面增強拉曼光譜技術目錄CONTENTS02.04.05.01.03.06.技術原理與特性信號優(yōu)化策略核心材料體系實驗操作規(guī)范檢測應用方向前沿發(fā)展動態(tài)01技術原理與特性拉曼散射基礎理論拉曼散射現(xiàn)象當光與物質分子相互作用時，會發(fā)生彈性散射和非彈性散射，其中非彈性散射即為拉曼散射。01拉曼光譜拉曼散射光的頻率與入射光頻率不同，這種頻率差稱為拉曼頻移，拉曼光譜即是基于拉曼頻移的光譜。02拉曼光譜的應用拉曼光譜可以提供物質的化學結構信息，因此廣泛應用于化學成分分析和分子結構研究等領域。03增強效應產生機制表面增強拉曼散射（SERS）SERS是一種表面現(xiàn)象，發(fā)生在具有納米級粗糙度的金屬或半導體表面上，可以極大增強拉曼散射信號。電磁增強機制化學增強機制SERS的增強主要來源于金屬表面局域電磁場的增強，即表面等離子體共振（SPR）效應。SERS還與分子在金屬表面的化學吸附和電荷轉移有關，這種化學作用也會增強拉曼散射信號。123基底敏感度特征基底穩(wěn)定性與重現(xiàn)性SERS基底需要具有良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，以確保測量結果的準確性和可靠性。03基底的粗糙度對SERS效應有很大影響，適當的粗糙度可以提高SERS活性。02基底粗糙度的影響基底材料的影響SERS效應對基底材料非常敏感，不同材料具有不同的增強效果和選擇性。0102核心材料體系金、銀等貴金屬納米顆粒是表面增強拉曼光譜技術中最常用的基底材料，因其具有優(yōu)異的表面等離子體共振效應。金屬納米結構基底貴金屬納米顆粒過渡金屬如鎳、鈷、鐵等，其納米結構同樣具有表面等離子體共振效應，且可調諧性更高。過渡金屬納米結構如二氧化鈦、硅等半導體材料，其表面性質與金屬不同，可提供獨特的表面增強效果。半導體納米基底復合增強材料設計將金屬納米顆粒與半導體材料相結合，可以調整表面等離子體共振效應，進而優(yōu)化拉曼信號增強效果。金屬-半導體復合材料MOFs材料因其多孔性和結構可調性，成為表面增強拉曼光譜技術中的新型復合增強材料。金屬-有機框架材料（MOFs）通過化學或物理方法，在金屬納米顆粒表面修飾不同的分子或官能團，可以改變其表面性質，進而影響拉曼信號增強效果。表面修飾與功能化柔性可調諧基底如聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚乙烯醇（PVA）等，因其良好的柔韌性和可加工性，被廣泛應用于柔性可調諧基底。柔性基底材料可調諧納米結構智能響應性基底通過控制納米結構的形狀、尺寸和排列方式，可以實現(xiàn)基底表面等離子體共振效應的調控，進而實現(xiàn)對拉曼信號的增強和調諧。將刺激響應性材料引入基底中，可以實現(xiàn)對外部刺激的響應性，如溫度、光照、電場等，為表面增強拉曼光譜技術的應用拓展了更廣泛的領域。03檢測應用方向痕量物質分析食品安全檢測化學品分析環(huán)境監(jiān)測表面增強拉曼光譜技術可以快速、準確地檢測出食品中的有害物質，如添加劑、農藥殘留、重金屬等，保障食品安全。該技術能夠高靈敏度地檢測大氣、水體等環(huán)境中的污染物，如二氧化硫、苯系物等，有助于環(huán)境污染的監(jiān)測和治理。表面增強拉曼光譜技術可用于化學品中痕量雜質的檢測和分析，提高化學品的純度和品質。生物分子檢測蛋白質檢測該技術可以實現(xiàn)對蛋白質的高靈敏度檢測，對于疾病診斷和藥物研發(fā)具有重要意義。01DNA檢測表面增強拉曼光譜技術可以用于DNA的序列分析和檢測，有助于遺傳病的診斷和基因治療的發(fā)展。02生物標志物檢測該技術可以檢測生物標志物在細胞和組織中的表達情況，為疾病早期診斷和治療提供有力支持。03原位反應監(jiān)測催化反應監(jiān)測表面增強拉曼光譜技術可以實時監(jiān)測催化反應的過程和產物，有助于優(yōu)化催化條件和開發(fā)新型催化劑。電化學反應監(jiān)測光化學反應監(jiān)測該技術可以監(jiān)測電化學反應中的表面物種變化，揭示電化學反應機理，為電化學器件的研發(fā)和優(yōu)化提供依據。表面增強拉曼光譜技術可以實時監(jiān)測光化學反應的過程和產物，有助于光化學合成和光催化等領域的研究。12304信號優(yōu)化策略通過納米級工藝制備出具有高密度熱點的表面結構，如納米顆粒、納米線、納米島等。熱點區(qū)域調控方法納米結構制備通過調整納米結構的形狀、大小和排列方式，實現(xiàn)熱點的可控分布，從而提高SERS信號強度。熱點位置控制控制表面的粗糙度，使得表面熱點分布更加均勻，提高SERS信號的穩(wěn)定性和重復性。表面粗糙度優(yōu)化激發(fā)光參數匹配根據待測分子的吸收光譜，選擇與其共振匹配的激發(fā)光波長，以激發(fā)分子的最大拉曼散射效應。激發(fā)光波長選擇激發(fā)光功率調節(jié)激發(fā)光偏振方向調節(jié)激發(fā)光的功率，使得SERS信號處于最佳狀態(tài)，避免過高或過低的功率導致信號飽和或減弱。調整激發(fā)光的偏振方向，使得其與納米結構的排列方向或振動方向匹配，從而提高SERS信號的強度?；瘜W增強協(xié)同效應通過化學吸附作用，將待測分子與表面增強拉曼光譜基底緊密結合，使得分子振動更加強烈，從而提高SERS信號。化學吸附利用化學修飾劑或表面活性劑對表面進行修飾，改變表面的化學性質，從而增強待測分子與表面的相互作用，提高SERS信號。表面修飾通過調整待測分子的化學結構或功能團，使得其與表面增強拉曼光譜基底發(fā)生共振，進一步增強SERS信號的強度。共振增強05實驗操作規(guī)范基底預處理流程基底活化通過特定方法活化基底表面，增加表面能和SERS活性。03使用化學或物理方法清潔基底表面，去除表面雜質和污染物。02清潔處理基底選擇選用具有SERS活性的金屬基底，如金、銀、銅等。01樣品加載技巧樣品制備將待測樣品溶解或分散在適當的溶劑中，確保樣品均勻。01樣品滴涂將樣品溶液滴涂在基底表面，并控制滴涂量和均勻性。02樣品干燥在適當條件下干燥樣品，確保樣品在基底表面形成均勻薄膜。03光譜校準標準使用標準物質進行儀器校準，確保光譜儀的準確性和重復性。儀器校準波長校正光譜歸一化校正光譜儀的波長，確保測量結果的準確性。將不同批次測量的光譜數據進行歸一化處理，以消除測量過程中的差異。06前沿發(fā)展動態(tài)單分子檢測突破單分子SERS檢測利用SERS技術實現(xiàn)單分子級別的檢測，提高檢測靈敏度和分辨率。超靈敏SERS基底生物分子SERS檢測開發(fā)新型SERS基底，提高SERS信號的穩(wěn)定性和重復性，實現(xiàn)單分子檢測。將SERS技術應用于生物分子檢測，如蛋白質、DNA等，為生物醫(yī)學研究提供新的檢測手段。123便攜式設備研發(fā)將SERS技術集成于微型儀器中，實現(xiàn)便攜式、現(xiàn)場快速檢測。小型化SERS儀器開發(fā)手持式SERS設備，便于現(xiàn)場操作和應用，提高檢測效率。手持式SERS設備研發(fā)便攜式SERS傳感器，實現(xiàn)對環(huán)境中污染物的實時監(jiān)測和預警。便攜式SERS傳感器AI數據分析融合AI-SERS聯(lián)用技術開發(fā)AI-SER