表面增强拉曼光谱1.pptVIP

LOGO表面增强拉曼光谱（SERS）姓名:马超云凝聚态物理专业报告内容拉曼效应拉曼效应的增强方法增强拉曼光谱简介SHINERS简介总结1928年，印度科学家C.VRamanin首先在CCL4光谱中发现了当光与分子相互作用后，一部分光的波长会发生改变（颜色发生变化），通过对于这些颜色发生变化的散射光的研究，可以得到分子结构的信息，因此这种效应命名为Raman效应。ProvidedbyProf.D.Mukherjee,DirectorofIndianAssociationfortheCultivationofScience拉曼效应?laserStokes：?scatter?laserAnti-stokes：?scatter?laser瑞利散射拉曼效应?scatter=?laser拉曼散射光散射的过程：激光入射到样品，产生散射光。散射光弹性散射（频率不发生改变-瑞利散射）非弹性散射（频率发生改变-拉曼散射）*拉曼散射效应是个非常弱的过程,一般其光强仅约为入射光强的10-10。所以拉曼信号都很弱,要对表面吸附物种进行拉曼光谱研究几乎都要利用某种增强效应。而激光光源的引入、微弱信号检测技术的提高和计算机的应用,使拉曼光谱分析在许多应用领域取得很大的发展。共振拉曼光谱（RRＳ）：可达正常拉曼谱带的104~106倍。尖增强拉曼光谱（TERS）：理论上增强可达109,而实验上最高增强为106。表面增强拉曼光谱（SERS）：可达正常拉曼谱带的106倍。拉曼光谱增强方法Fleischmann等人于1974年对光滑银电极表面进行粗糙化处理后,首次获得吸附在银电极表面上单分子层吡啶分子的高质量的拉曼光谱。但Fleishmann认为这是由于电极表面的粗糙化，电极真实表面积增加而使吸附的吡啶分子的量增加引起的，而没有意识到粗糙表面对吸附分子的拉曼光谱信号的增强作用。一直到1977年，VanDuyne和Creighton两个研究组各自独立地发现，吸附在粗糙银电极表面的每个吡啶分子的拉曼信号要比溶液中单个吡啶分子的拉曼信号大约强106倍，指出这是一种与粗糙表面相关的表面增强效应,被称为SERS效应。表面增强拉曼光谱(SERS)表面增强拉曼散射效应表面增强拉曼散射(SERS)效应是指在特殊制备的一些金属良导体表面或溶胶中,在激发区域内,由于样品表面或近表面的电磁场的增强导致吸附分子的拉曼散射信号比普通拉曼散射(NRS)信号大大增强的现象。表面增强拉曼克服了拉曼光谱灵敏度低的缺点,可以获得常规拉曼光谱所不易得到的结构信息,被广泛用于表面研究、吸附界面表面状态研究、生物大小分子的界面取向及构型、构象研究、结构分析等,可以有效分析化合物在界面的吸附取向、吸附态的变化、界面信息等。SERS增强机理目前学术界普遍认同的SERS机理主要有物理增强机理和化学增强机理两类。电磁场增强(Electromagneticenhancement,EM)机理：表面等离子体共振(Surfaceplasmaonresonance,SPR)引起的局域电磁场增强被认为是最主要的贡献，表面等离子体是金属中的自由电子在光电场下发生集体性的振荡效应。由于Cu,Ag和Au3种币族金属的d电子和s电子的能隙和过渡金属相比较大,使得它们不易发生带间跃迁。只要对这3种金属体系选择合适的激发光波长,便可避免因发生带间跃迁而将吸收光的能量转化为热等,从而趋向于实现高效SPR散射过程。化学增强机理化学相互作用主要表现为Raman过程中光电场下电子密度形变难易程度。当分子化学吸附于基底表面时,表面、表面吸附原子和其它共吸附物种等都可能与分子有一定的化学作用，这些因素对分子的电子密度分布有直接的影响，即对体系极化率的变化影响其Raman强度。化学增强主要包括以下3类机理：由于吸附物和金属基底的化学成键导致非共振增强；由于吸附分子和表面吸附原子形成表面络合物(新分子体系)而导致的共振增强；激发光对分子-金属体系的光诱导电荷转移的类共振增强。化学增强机理FigIllustrationofthreetypesofchemicalenhancementmechanismsincomparisonwithfreepyridine(Py)(A),chemical-bonding(CB)enhancement(B),surfacecomplexes(SC)