Was ist die oberflächenverstärkte Raman -Streuung?

Oberflächenverstärktes Raman -Streuung ist Phänomen, bei dem die normalerweise schwachen Lichtsignale, die mit der Raman -Streuung verbunden sind, viel leistungsfähiger und leichter nachweisbar werden.Während die Raman -Spektroskopie ein nützliches Mittel ist, um Moleküle zu identifizieren, die in einem Material oder einer Lösung vorhanden sind, ist es durch die Tatsache begrenzt, dass der Effekt sehr schwach ist, wobei normalerweise nur eine von 10 ⁸ eingehenden Photonen dieser Art von Streuung unterliegt.Die oberflächenverstärkte Raman -Streuung führt dazu, dass dieser Effekt stark verstärkt wird, typischerweise um den Faktor von 10 ³ bis 10 ⁶ und unter bestimmten Umständen bis zu 10 ¹⁵ .Die Verbesserung wird erreicht, wenn die untersuchten Moleküle mit oder in unmittelbarer Nähe einer Metalloberfläche in Kontakt sind, die auf der Skala von 10-100 Nanometern (NM) Rauheit aufweist.Silber, Gold und Kupfer liefern die besten Ergebnisse und werden normalerweise in Form von Nanopartikeln verwendet.

Es wird angenommen, dass der Effekt erzeugt wird, wenn Plasmonen an der Metalloberfläche durch das Laserlicht erzeugt werden, das zur Erzielung einer oberflächenverstärkten Raman -Streuung verwendet wird.Plasmonen sind elektromagnetische Wellen, die eine kurze Strecke über die Oberfläche des Metalls wandern, wenn die Elektronenwolke des Metalls durch Licht stimuliert wird.Winzige Unregelmäßigkeiten auf den Oberflächen der Nanopartikel scheinen den Effekt zu konzentrieren, was noch weiter erhöht wird, wenn die Nanopartikel in Clustern angeordnet sind.Das erzeugte elektromagnetische Feld scheint dann Moleküle in unmittelbarer Nähe zu verursachen, um eine viel intensivere Raman -Streuung zu demonstrieren, als es normalerweise der Fall wäre.Es wird auch angenommen, dass die Chemie in einigen Fällen eine Rolle spielen könnte, aber die Forschung zu einer vollständigen Erklärung ist andauernRaman -Spektroskopie, die extrem geringe Mengen verschiedener Substanzen ohne teure Instrumente erkennen.Um den oberflächenverstärkten Raman -Streueffekt zu maximieren, wird das untersuchte Material auf geeignete Metallnanopartikel, häufig in einem Kolloid, abgelagert.Wie bei der traditionellen Raman -Spektroskopie wird ein monochromatischer Laser verwendet, um die erforderliche Streuung zu erzeugen.Bevor das verstreute Licht analysiert wird, wird das intensivere Signal aufgrund der Rayleigh -Streuung herausgefiltert, um zu verhindern, dass die Raman -Signale überwältigt werden.

Die stark verbesserte Empfindlichkeit der oberflächenverstärkten Raman -Streuung ermöglicht es, dass die Technik zum Nachweis zahlreicher chemischer Verbindungen in verwendet werden kannSpurenmengen.Es verfügt daher über Anwendungen in forensischer Wissenschaft, Umweltüberwachung und Medizin.Metallnanopartikel können in lebende Zellen eingeführt werden, was es ermöglicht, die zelluläre biochemische Aktivität zu untersuchen.