Hvad er overfladeforbedret Raman -spredning?

Overfladeforbedret Raman -spredning er fænomen, hvorved de normalt svage lyssignaler, der er forbundet med Raman -spredning, bliver meget mere kraftfulde og lettere påviselige.Mens Raman -spektroskopi er et nyttigt middel til at identificere molekyler, der er til stede i et materiale eller opløsning, er det begrænset af det faktum, at effekten er meget svag, med normalt kun en ud af hver 10. ⁸ indgående fotoner underlagt denne slags spredning.Overfladeforbedret Raman -spredning resulterer i, at denne virkning er stærkt forstærket, typisk af en faktor på 10 ³ til 10 ⁶ , og under nogle omstændigheder op til 10 ¹⁵ .Forbedringen opnås, når molekylerne, der undersøges, er i kontakt med eller i nærheden af en metaloverflade, der har ruhed i omfanget af 10-100 nanometer (NM).Sølv, guld og kobber giver de bedste resultater og anvendes normalt i form af nanopartikler.

Det menes, at effekten produceres, når plasmoner oprettes ved metaloverfladen af laserlyset, der bruges til at opnå overfladeforbedret Raman -spredning.Plasmoner er elektromagnetiske bølger, der bevæger sig en kort afstand over overfladen af metallet, når metalens elektronsky stimuleres af lys.Små uregelmæssigheder på nanopartiklernes overflader ser ud til at koncentrere effekten, hvilket øges yderligere, når nanopartiklerne er arrangeret i klynger.Det genererede elektromagnetiske felt ser ud til at forårsage molekyler i umiddelbar nærhed til at demonstrere meget mere intens Raman -spredning end normalt ville være tilfældet.Det menes også, at kemi i nogle tilfælde kan spille en rolle, men forskning mod en fuld forklaring pågår.

Denne effekt har ført til udviklingen af overfladeforbedret Raman -spektroskopi (SERS), en teknik, der i høj grad har udvidet omfanget afRaman -spektroskopi, der tillader påvisning af ekstremt små mængder af forskellige stoffer uden behov for dyre instrumenter.For at maksimere den overfladeforbedrede Raman -spredningseffekt deponeres det materiale, der undersøges på passende metalnanopartikler, ofte i en kolloid.Som med traditionel Raman -spektroskopi bruges en monokromatisk laser til at producere den krævede spredning.Før det spredte lys analyseres, filtreres det mere intense signal på grund af Rayleigh -spredning for at forhindre, at det overvælder Raman -signalerne.

Den stærkt forbedrede følsomhed af overfladeforbedret Raman -spredning gør det muligt at bruge teknikken til at detektere adskillige kemiske forbindelser iSporbeløb.Det har derfor anvendelser inden for retsmedicinsk videnskab, miljøovervågning og medicin.Metalnanopartikler kan indføres i levende celler, hvilket gør det muligt at bruge SERS til at undersøge cellulær biokemisk aktivitet.