Qu'est-ce que la diffusion Raman améliorée en surface?

La diffusion Raman améliorée en surface est un phénomène par lequel les signaux de lumière normalement faibles associés à la diffusion Raman deviennent beaucoup plus puissants et plus facilement détectables.Bien que la spectroscopie Raman soit un moyen utile d'identifier les molécules présentes dans un matériau ou une solution, il est limité par le fait que l'effet est très faible, avec normalement un sur 10 ⁸ photons entrants soumis à ce type de diffusion.La diffusion Raman améliorée en surface entraîne cet effet considérablement amplifié, généralement par un facteur de 10 ³ à 10 ⁶ , et dans certaines circonstances jusqu'à 10 ¹⁵ .L'amélioration est obtenue lorsque les molécules étudiées sont en contact avec ou à proximité de, une surface métallique qui a une rugosité sur l'échelle de 10 à 100 nanomètres (nm).L'argent, l'or et le cuivre donnent les meilleurs résultats et sont généralement utilisés sous forme de nanoparticules.

On pense que l'effet est produit lorsque des plasmons sont créés à la surface métallique par la lumière laser utilisée pour réaliser la diffusion Raman améliorée de surface.Les plasmons sont des ondes électromagnétiques qui parcourent une courte distance à travers la surface du métal lorsque le nuage électronique du métal est stimulé par la lumière.De minuscules irrégularités sur les surfaces des nanoparticules semblent concentrer l'effet, ce qui augmente encore plus lorsque les nanoparticules sont disposées en grappes.Le champ électromagnétique généré semble alors provoquer des molécules au voisinage immédiat pour démontrer une diffusion Raman beaucoup plus intense que ce ne serait normalement le cas.On pense également que la chimie pourrait jouer un rôle dans certains cas, mais la recherche vers une explication complète est en cours.

Cet effet a conduit au développement de la spectroscopie Raman améliorée en surface (SERS), une technique qui a considérablement étendu la portée de la portée deSpectroscopie Raman, permettant la détection de quantités extrêmement petites de diverses substances sans avoir besoin d'instruments coûteux.Pour maximiser l'effet de diffusion Raman amélioré en surface, le matériau étudié est déposé sur des nanoparticules métalliques appropriées, souvent en colloïde.Comme pour la spectroscopie Raman traditionnelle, un laser monochromatique est utilisé pour produire la diffusion requise.Avant l'analyse de la lumière diffusée, le signal le plus intense dû à la diffusion de Rayleigh est filtré pour l'empêcher de submerger les signaux Raman.

La sensibilité considérablement améliorée de la diffusion Raman améliorée en surface permet d'utiliser la technique pour détecter de nombreux composés chimiques dans la surface dans la surfacetraces de trace.Il a donc des applications en médecine légale, surveillance environnementale et médecine.Des nanoparticules métalliques peuvent être introduites dans les cellules vivantes, ce qui permet d'utiliser SERS pour étudier l'activité biochimique cellulaire.