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表面增強(qiáng)拉曼芯片:原理、制備與應(yīng)用全解析

更新時(shí)間:2025-07-11  |  點(diǎn)擊率:149
   一、原理
  表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)是一種基于拉曼光譜的增強(qiáng)技術(shù),通過(guò)在金屬納米結(jié)構(gòu)表面吸附分子,利用表面等離子體共振效應(yīng)顯著增強(qiáng)拉曼信號(hào)。SERS的增強(qiáng)機(jī)制主要包括電磁增強(qiáng)和化學(xué)增強(qiáng)兩種:
  電磁增強(qiáng):金屬表面(如銀、金等)在特定波長(zhǎng)的光照射下,會(huì)產(chǎn)生表面等離子體共振,增強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度,從而顯著增強(qiáng)拉曼散射信號(hào)。
  化學(xué)增強(qiáng):金屬與吸附分子之間發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移,改變分子的極化率,從而增強(qiáng)拉曼信號(hào)。
  二、制備方法
  表面增強(qiáng)拉曼芯片的制備方法多樣,常見(jiàn)的有化學(xué)還原法、滴鑄法、光熱效應(yīng)法等:
  化學(xué)還原法:通過(guò)化學(xué)反應(yīng)制備金屬納米顆粒,如銀溶膠,然后將其沉積在基底上形成SERS基底。
  滴鑄法:將金屬納米顆粒溶液滴在襯底上,通過(guò)控制溶劑成分和干燥過(guò)程,形成均勻分布的納米顆粒層。
  光熱效應(yīng)法:利用激光照射光纖端面的金屬膜,產(chǎn)生光熱效應(yīng),使溶液中的金屬納米顆粒聚集在光纖端面,形成增強(qiáng)拉曼信號(hào)的熱點(diǎn)。
  三、應(yīng)用
  表面增強(qiáng)拉曼芯片因其高靈敏度和特異性,廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域:
  生物醫(yī)學(xué):用于檢測(cè)生物分子、細(xì)胞外囊泡、疾病標(biāo)志物等。例如,基于SERS的微流控芯片可用于檢測(cè)急性心肌梗死標(biāo)志物。
  食品安全:檢測(cè)食品中的農(nóng)藥殘留、添加劑等。
  環(huán)境監(jiān)測(cè):檢測(cè)環(huán)境中的有機(jī)污染物、重金屬離子等。
  材料科學(xué):研究材料表面的分子吸附和反應(yīng)。
  表面增強(qiáng)拉曼芯片憑借其高靈敏度和多樣化的制備方法,已成為拉曼光譜技術(shù)的重要分支,在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
 
 
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