[发明专利]动态表面增强拉曼光谱检测方法

说明书

 

技术领域                     

本发明属一种分析检测技术，具体是一种表面增强拉曼光谱检测方法。 

背景技术   

拉曼光谱和红外光谱一样同属于分子振动光谱，可以反映分子的特征结构。但是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。当选取的入射激光波长非常接近或处于散射分子的电子吸收峰范围内时，拉曼跃迁的几率大大增加，使得分子的某些振动模式的拉曼散射截面增强高达10⁶ 倍，这种现象称为共振拉曼效应(Resonance Raman, RR) ，共振拉曼增强使得检测亚单层量的分子成为可能。但是只有少数分子具有与处于可见光区的激发光相匹配的电子吸收能级，而且，RR 不是一种表面专一的效应,特别是研究固液界面时，溶液中相同物种可能会对表面谱产生严重的干扰，因而，RR 对于表面拉曼光谱研究不是很适合。相反，表面增强拉曼光谱( Surface enhanced Raman spectroscopy , SERS) 就是一种具有表面选择性的增强效应。                                               

自1974年SERS发现以来，实现SERS衬底在痕量、超痕量分析检测方面的研究工作一直是人们努力研究的目标。三十多年来，尽管检测限高达10^-12-10^-14 M的SERS衬底已有人报道，但他们的制备技术，操作条件都及其复杂，操作繁琐，并且只能停留在实验室阶段，难以推广使用。过于复杂的SERS衬底制备和编制方案，从检测成本上，没有任何实用和商用价值。此外，这些超痕量SERS衬底的研究能耗都很高，从低碳，环保角度考虑都是不可取的。而大多数商业化的SERS衬底再采用传统的SERS检测方案时，其检测限很难超越 10^-6 M，这样在痕量分析检测应用领域将没有任何优势而言。 传统SERS技术检测方案很难在现场检测中得到应用，其研究成果也只能停留在实验室阶段。

发明内容

本发明的目的是提供一种动态表面增强拉曼光谱检测方法，可以将传统SERS衬底的检测限提高10⁴~10¹⁰ 数量级，从而使拉曼光谱在痕量，超痕量检测领域得到深度应用。

本发明的技术方案如下：

动态表面增强拉曼光谱检测方法，其特征在于：将乙醇滴加到含有待测目标分子的SERS沉底上，然后在拉曼光谱仪下检测目标物信号。

按照传统SERS测试方案，将SERS衬底在待测目标溶液中充分浸泡之后晾干或者将待测目标溶液多次滴加在 SERS沉底上，然后在拉曼光谱仪下检测目标物信号，其缺点是：测试药品消耗量大； 检测灵敏度低，对于非特殊处理的SERS沉底无法超越10^-6M检测限度；而当用一滴乙醇加到上述含有待测目标分子的传统SERS沉底上，检测结果可以轻松提高2-4个数量级。见图1。

其科学原理分析：                                                           

一、外加溶剂——浸润、萃取、激活或者改变待测分子在贵金属基底上的位置，取向等。 

二、激光加速悬浮动力——加速挥发动力+快速回到焦点+加速布朗运动+热量进一步激活紧贴在基底表面的待测“死分子”； 

三、基底表面的吸附的分子，激活后快速碰撞运动，概率上存在最佳散射面+最佳ET场作用距离+最佳Hot-spot热点接触机会——共同提高SERS检测量级； 

四、待测分子在溶剂快速挥发过程中——有可能在表面重新构筑规则排列，从而呈现最佳散射面；                                                       

五、溶剂挥发干，焦点回位时，待测分子重新沉降到基底表面，存在最佳SERS出现几率。                                                              

六、SPR大幅度红移，有利于共振SERS发生。 

                   

动态表面增强拉曼光谱检测方法，其特征在于：在空白的SERS沉底上滴加5微升待测目标分子溶液，然后立即在拉曼光谱仪下检测目标物信号。