浅谈表面增强拉曼散射的几种活性增强基底
浅谈表面增强拉曼散射的几种活性增强基底
崔宇
【摘 要】 本文介绍了 SERS 技术的发展历程， 在发展过程中遇到的困难， 目前国内外在几个方面的完善方法， 重点介绍
了几种常用活性基底的增强机理， 以及这几种活性基底各自的优缺点。
【关键词】 SERS； 拉曼散射； 活性基底
中图分类号： O65 文献标识码 A
文章编号 1006-0278(2014)06-150-01
一、 引言
随着SERS的发现， 引起了表面科学界极大的关注， 因为
普通拉曼的信号强度并不是很大， 而表面可以放大到106倍，
相当于是信号的增强层的表面分子 （或离子） 的百万分之一的
水平， 表面增强拉曼光谱的解决了很多问题， 以避免信号的同
一物种的干扰， 容易获得的表面分子的信号质量。
SERS 技术已经有 30 多年的发展历程。但是在科学家
们不断的探索研究和实验过程中也遇到了几个难题， 其中主
要有： 第一， 通过不断的实验发现只有少数几种金属 （金、 银、
铜等） 的表面具有拉曼活性， 科学家们的不断探索已经发现很
多金属表面都可产生SERS现象； 第二， 因为各种工艺手段的
局限性， 在对一些金属的处理上， 有的因为成本、 工艺流程、 实
用效果等多方面原因的影响， 对于金属表面粗糙度的处理还
存在很大的问题； 第三， 对于金属表面产生的 SERS 现象， 现
在目前还不具备一种理论能够完全解释起产生现象的具体原
因。基于以上的原因，SERS 技术在从最开始发现时的火热
到逐渐的衰退， 为了弥补以上的不足， 使其更为具有应用行，
理论性更加完整， 国内外主要从以下几个方面进行改善： 1.完
善 SERS 技术的基本理论基础； 2.为了能够准确的识别某种
物质， 应该建立起各种待测物质的特殊拉曼峰光谱图库， 这样
有利于进行对比参照； 3.作为 SERS 的核心技术， SERS 活性
基底要制备更多、 更快捷、 更有效的。
二、 目前现有的几种 SERS 活性基底
通过科学家的不断研究和尝试， 利用不同的技术手段制
备出了样式多样的 SERS 活性基底。
（一） 金属电极活性基底
在活性基底的研究中， 此种方法是较早进行研究的， 主要
技术是通过多次氧化还原的过程使金属的表面具有粗糙度。
其中银电极的粗糙过程也是较早期完成的。 通过在含氯离子
（如氯化钾， 氯化钠等） 的电解质溶液中使其氧化后再还原， 一
般都要经历过几次。 金属电极活性基底的主要优点是制备简
单、 方便、 快捷， 氧化还原循环过程较为简单。但是电势的影
响对于我们金属电极的表面的粗糙度也比较难以控制， 同时
对于表面的覆盖程度也会产生影响， 所以直接导致了对于待
测样品的增强因子和选择定则都会产生影响。
（二） 金属溶胶活性基底
溶胶活性基底是目前在SERS技术上应用较多的一种活
性基底。 因为溶胶的表面具有纳米量级的粗糙表面。 比较常
见的就是金溶胶、银溶胶。现在也有关于 Cu、AgCl 和 －
Fe 2 O 3 溶胶 SERS 制备应用的研究 [ 5 ] 。无论是应用哪种金属
溶胶， 其根本的目的都是使溶胶与待测样品颗粒相互吸附， 已
达到电场增强， 使其信号达到增强的目的。还有就是溶胶虽
然制备简单， 但是它的颗粒形状、 大小也难以控制， 并且颗粒
尺寸、 形状直接会影响到对于待测样品的测试信号效果。再
有就是溶胶的稳定性和再现性不是很理想， 这样不利我们进
行待测样品测试的可靠性。 Ni 研究为了提高溶胶的稳定性，
他们利用流动注射的这种特俗的方法制备溶胶。
（三） 金属岛膜活性基底
金属岛膜技术应用在 SERS 上也是常见的一种活性基
底。它的制备条件比较苛刻要求是在真空的状态下， 在石英
等表面在比较高的温度下，在其表面蒸镀上厚度一般为
5-10nm 的金属， 其中各个晶核通过不断的生长， 最后会彼此
连接到一起成一金属岛膜。 这种技术的优点在于它可以提高
基底便面的粗糙程度有利于增强 SERS 信号强度。 同时制备
成的基底的粗糙程度、 形状、 颗粒大小对于信号的增强效果也
有很大的影响， 而影响这些的因素很关键的在于表面蒸镀时
的介质。 这种方法的优点在于它在检测样品时重现性较好。
（四） 化学刻蚀和化学沉积的活性基底
该方法是一种比较纯粹的化学方法， 原理十分简单， 利用
比如HNO 3 等某种强酸使银、 铜等不同规则的溶解掉一些， 而
通过这种化学反应后， 其金属表面变得粗糙。
在化学领域中运用还原的方法得到化学沉积法， 如银镜
效应， 将化学还原的颗粒分子又沉淀在固体物质的基底上。
但是这种方法也存在着缺点， 因为反应时间、 温度、 一些试剂
的配比等条件不同， 难以控制等造成了金属表面的粗糙程度
也难以控制。
表 1 SERS 活性基底的比较
三、 结论
活性基底的好坏优良对于最终检测的质量起到了至关重
要的作用， 科学家们也在不断的探索和研究， 制备的SERS衬
底的各种方法都有其各自的优缺点， 没有一种是完美和万能
的。 从食品安全、 医疗、 环境卫生、 考古等检测的方面来考虑，
由于受到时间、地点、环境等多方面因素的问题，所以一种
SERS活性基底应该是较为便宜的、 容易制备的、 增强效果明
显的、 适合检测多重物质的和可重复性稳定的。
参考文献：
[1]R K Chang, T E Furtak. Surface Enhanced Raman Scattering
[M].New York: Plenum Press, 1982.
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[3]P Cao P, J L Yao, B Ren et al. J. Phys.Chem. B, 2002(106):7283-
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[4]S Z Zou, M J Weaver. Anal.Chem,1998(70):2387-2395.
[5]J Wang, P Zhang. J. Phys.Chem,1988(92):1942-1945.
