2025年大學《化學測量學與技術》專業(yè)題庫——表面增強拉曼光譜技術在化學測量學技術中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的代表字母填在題后的括號內(nèi)）1.下列哪個現(xiàn)象不是表面增強拉曼光譜（SERS）產(chǎn)生的物理基礎？A.等離子體共振B.表面等離激元（SPP）激射C.分子振動和轉動能級躍遷D.局域電磁場增強2.在典型的金屬SERS基底中，Ag和Au常被用作增強材料，主要是因為它們具有：A.更高的化學穩(wěn)定性B.更強的可見光吸收能力C.更低的表面能D.更高的等離子體共振頻率3.下列哪種方法不屬于常用的SERS基底制備方法？A.光刻技術B.溶膠-凝膠法C.金屬離子交換法D.分子自組裝法4.SERS光譜中出現(xiàn)的特征峰，其頻率與對應分子在氣相中的拉曼光譜頻率通常：A.完全一致B.顯著紅移C.顯著藍移D.可能紅移也可能藍移，但一般變化不大5.衡量SERS增強效果的關鍵參數(shù)是：A.信噪比B.波長C.增強因子（EF）D.靈敏度6.在SERS定量分析中，為了克服信號重現(xiàn)性差的問題，常采用的方法是：A.使用內(nèi)標法B.選擇增強因子更高的基底C.優(yōu)化樣品制備過程D.增加激光功率7.下列哪個領域不是SERS技術目前主要的?ngd?ng方向？A.環(huán)境水體中重金屬離子的檢測B.食品安全中非法添加劑的篩查C.高通量藥物篩選D.石油勘探8.SERS技術的主要優(yōu)勢之一是：A.對樣品無破壞性B.可進行實時動力學監(jiān)測C.儀器成本相對較低D.可檢測所有有機物9.導致SERS信號重現(xiàn)性差的主要原因之一是：A.激光光源不穩(wěn)定B.SERS基底表面結構的不可控性C.樣品濃度過高D.探測器噪聲過大10.在生物醫(yī)學領域，SERS常被用于檢測：A.血液中的血糖濃度B.細胞表面的特定蛋白C.血壓值D.心電圖波形二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上）1.表面增強拉曼光譜（SERS）是拉曼散射與______效應結合的產(chǎn)物。2.SERS信號的產(chǎn)生主要依賴于局域電磁場在______區(qū)域的顯著增強。3.常用的SERS基底材料包括貴金屬（如______、______）和非貴金屬。4.SERS光譜具有高度的______，可用于復雜混合物的成分分析。5.為了獲得可重復的SERS信號，對______的形貌和化學狀態(tài)控制至關重要。6.SERS技術在痕量分析領域表現(xiàn)出極高的______，可檢測甚至單分子水平的物質。7.在進行SERS定量分析時，需要考慮______和______等因素對結果的影響。8.除了增強因子（EF），評價SERS性能的另一個重要指標是______。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述表面等離激元（SPP）在SERS信號產(chǎn)生中的作用。2.簡要說明影響SERS增強效果的主要因素有哪些。3.簡述SERS技術在食品安全檢測中的一個具體應用實例。4.簡述SERS技術相對于傳統(tǒng)光譜技術（如普通拉曼光譜）在檢測靈敏度方面的優(yōu)勢。四、論述題（每題10分，共20分）1.結合SERS技術的特點，論述其在環(huán)境監(jiān)測中面臨的挑戰(zhàn)及可能的解決方案。2.試述SERS技術的發(fā)展趨勢及其在化學測量學未來可能扮演的角色。試卷答案一、選擇題1.C2.D3.C4.D5.C6.A7.D8.A9.B10.B二、填空題1.等離子體共振2.金屬納米結構表面3.Au,Ag4.特征性（或指紋性）5.基底6.靈敏度7.基底效應，儀器響應8.信號穩(wěn)定性（或重現(xiàn)性）三、簡答題1.解析思路：首先說明SPP是金屬納米結構表面在特定頻率激光照射下激發(fā)出的集體振蕩。然后解釋SPP波在金屬-介質界面?zhèn)鞑r，會在金屬納米結構（如縫隙、尖端）附近產(chǎn)生局域化的強電磁場。最后說明這個局域強場極大地增強了靠近基底表面的分子的拉曼散射信號，從而實現(xiàn)SERS。2.解析思路：列舉影響SERS信號強度的主要因素。首先是基底因素：納米結構的大小、形狀、間距、表面粗糙度、組成、化學狀態(tài)等。其次是溶液/氣體因素：分析物分子與基底的相互作用（吸附取向、電荷轉移）、分析物分子濃度、溶劑性質等。此外，儀器因素（激光波長、功率、聚焦spotsize）和樣品制備過程也重要。3.解析思路：提供一個具體的食品安全應用實例。例如：利用SERS技術檢測牛奶或果汁中的非法添加物，如三聚氰胺。通過選擇合適的SERS基底，將樣品（牛奶、果汁提取液）與基底作用，然后進行SERS光譜測量，將獲得的光譜與已知添加物的標準SERS譜圖庫進行比對，從而實現(xiàn)快速、準確地檢測目標物質。4.解析思路：首先指出SERS與普通拉曼光譜的根本區(qū)別在于是否利用了表面等離激元共振增強效應。然后解釋普通拉曼光譜的散射效率很低，尤其是在可見光區(qū)域。接著說明SERS通過局域場增強，可以將拉曼信號放大若干倍（通常為10^4至10^8倍，即EF值），使得原本無法檢測或檢測限很高的痕量物質變得可檢測。最后強調這種信號放大效應賦予了SERS遠超普通拉曼光譜的檢測靈敏度。四、論述題1.解析思路：首先分析SERS技術在環(huán)境監(jiān)測中面臨的挑戰(zhàn)：①基底信號重現(xiàn)性差，難以建立可靠的標準譜圖庫；②溶液背景干擾嚴重，尤其是在復雜樣品中；③定量分析的準確性受多種因素影響；④大面積、原位、實時在線監(jiān)測的實現(xiàn)難度大。然后針對這些挑戰(zhàn)提出可能的解決方案：①開發(fā)制備高度均勻、穩(wěn)定的SERS基底的新方法；②結合化學計量學、機器學習等方法，建立抗干擾的譜圖解析算法；③發(fā)展基于SERS的傳感器件，集成進樣、反應、檢測單元；④將SERS技術小型化、智能化，發(fā)展便攜式或在線監(jiān)測設備。2.解析思路：首先回顧SERS技術的發(fā)展歷程，從最初的偶然發(fā)現(xiàn)到如今的成熟技術，強調其發(fā)展迅速。然后展望其未來趨勢：①與微納加工、自組裝、3D打印等技術深度融合，制備更精密、功能化的SERS器件；②開發(fā)新型SERS基底材料，如二維材料、有機框架材料等，以克服現(xiàn)有金屬基底的局限性；③與光譜成像、原位表征等技術結合，