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 up> 8 eingehenden Photonen dieser Art von Streuung unterliegt. Die oberflächenverstärkte Raman -Streuung führt dazu, dass dieser Effekt stark verstärkt wird, typischerweise durch 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 verwendet wird, um eine oberflächenverstärkte Raman -Streuung zu erzielen. Plasmonen sind elektromagnetische Wellen, die sich ein kurzes Entfernung über die Oberfläche des Metalls bewegen, 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 vermutet, dass Chemie in einigen Fällen eine Rolle spielen könnte, aber die Forschung zu einer vollständigen Erklärung dauert an.
Dieser Effekt hat zur Entwicklung der oberflächenverstärkten Raman -Spektroskopie (SERS) geführt, eine Technik, die den Umfang der Raman -Spektroskopie erheblich verlängert hat, wodurch der Nachweis von extrem kleinem AM ermöglicht wirdOhne verschiedene Substanzen ohne teure Instrumente erforderlich. 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 es die Raman -Signale überwältigt.
Die stark verbesserte Empfindlichkeit der oberflächenverstärkten Raman -Streuung ermöglicht es, dass die Technik verwendet wird, um zahlreiche chemische Verbindungen in Spurenmengen nachzuweisen. Es verfügt daher über Anwendungen in forensischer Wissenschaft, Umweltüberwachung und Medizin. Metallnanopartikel können in lebende Zellen eingeführt werden, um SERS zu verwenden, um die zelluläre biochemische Aktivität zu untersuchen.