拉曼光谱是一种无损分析方法，它是基于光和物质的相互作用产生的。当激光光源的高强度入射光直接照射到样品上时，会发生散射现象。当散射光与入射光具有相同的波长时，这种散射称为瑞利散射。此外，还有一小部分散射光的波长与入射光不同，这部分散射光称为拉曼散射。

 

但是，几十年来，拉曼光谱技术在实际应用中并未得到充分利用。

 

这主要归因于以下两点：

 

—拉曼信号相对较低，因为在106个入射光子中只有约1个发生拉曼散射；

 

—荧光干扰，这取决于分析物分子的性质和所用的激发波长。荧光比拉曼散射效率高得多，因此可以完全淹没拉曼信号。

尽管它们取决于所分析物分子和样品基质的散射强度，但正常拉曼散射的典型检测限浓度范围约为1％-10％。对于疾病检测或麻醉品识别等应用，这样的检测限远远不够。在这种情况下，就要进行SERS测量。

 

surface-enhanced Raman scattering表面增强拉曼散射（SERS）克服了信号微弱的缺点，可以大大增强拉曼强度。

 

在70年代，研究小组观察到当吸附到粗糙的金属基质上时，来自有机分子（如吡啶）的拉曼信号大大增强。尽管出现了几种理论来解释这种现象，但如今人们普遍认为增强机制并非一种：电磁增强机制占主导地位，而化学机制占增强的一小部分。

 

使用由贵金属（通常是银或金）制成的粗糙化的纳米金属基底，可以实现电磁增强。这是由于，当激光激发样品和纳米材料的复合物时，会发生局域表面等离子共振（上图），简称LSPR（Localized Surface Plasmon Resonance）。在这种条件下，激光激发辐射和样品的散射辐射都会被放大。从理论上讲，该电磁增强可以将信号增强至1011倍。同时，化学增强从理论上可增强104倍。通过组合的增强机制，使得SERS能够检测到单个分子的拉曼信号。

 

 

在过去的二十年中，这些纳米结构的制造已成为学术研究的一个热门领域。SERS基底可以包括胶体悬浮液、固体纳米球和涂在硅芯片上的金属。当分析物分子置于纳米结构的交界处时，增强作用往往达到较高水平，我们也称为SERS“热点”。因此研究人员可以定制基底的形状和等离子激元的活性，以达到更高的增强水平。

 

 

盐酸芬太尼的正常拉曼光谱与盐酸芬太尼在市售SERS基底上的SERS光谱之间的差异。

 

芬太尼的正常拉曼光谱比相应的SERS光谱包含更多的峰，SERS波段也比正常拉曼波段更宽。SERS光谱和正常拉曼光谱之间的差异，很大一部分原因是基底造成的。

 

在这种情况下难以使用常规拉曼谱库进行SERS光谱分析。因此，我们鼓励需要SERS应用的用户创建自己的SERS光谱数据库。

 

 

瑞士万通旗下包括Metrohm Raman和B&W Tek两大拉曼产品品牌，拥有多种类型的拉曼光谱仪，全面覆盖科研、食品、制药、安防等多个领域。

 

目前，我们的手持式拉曼产品中已经包括了针对SERS分析的麻醉品库，我们也会开发更复杂的SERS谱库便于用户的使用。