表面增强拉曼光谱分析原理及生活应用.ppt

A、表面电磁场模型 表面电磁增强模型又可称为表面等离子体共振模型。该模型认为，在光电场作用下，金属表面附近的电子会产生疏密振动。因此当粗糙化的衬底材料表面受到光照射时，衬底材料表面的等离子体能被激发到高的能级，而与光波的电场耦合，并发生共振，使金属表面的电场增强，从而产生增强的拉曼散射。 表面增强拉曼光谱分析原理及生活应用 B、天线共振子模型 天线共振子模型是 教授[10]在1983年提出的 SERS 增强机制理论模型。该模型认为具有一定粗糙度的金属表面的颗粒或凸起可看作是有一定形状，能与光波耦合的天线振子。粗糙金属表面的突出物或各种微粒可以被看作位于电磁场中的天线振子，它们既可以吸收电磁波，也可以发射电磁波。当电磁波波长和粒子尺寸之间满足一定条件时，电磁波在粒子中将发生共振，此时辐射场最大；同时，吸附在粒子表面上分子的拉曼散射光(也是一种电磁辐射)强度也会受到天线振子的增强，从而产生 SERS 效应[11]。 表面增强拉曼光谱分析原理及生活应用 C、表面镜像场模型 表面镜象场模型是提出得比较早的电磁增强类模型之一，镜像场模型假定金属表面是一面理想的镜子，吸附分子为振动偶极子，它在金属内产生共轭的电偶极子，以此在表面形成镜像光电场。入射光与镜像光电场都对吸附分子的表面拉曼信号起增强作用，再加上表面反射造成两倍的局域电场增强，可以得到总增强效应。 表面增强拉曼光谱分析原理及生活应用 D、避雷针效应 金属粗糙过程中产生的表面粒子形状各不相同，一些粒子或粒子的某些部位曲率半径非常小，这些颗粒的尖端处具有很强的局部表面电磁场。曲率半径越小，其表面电场强度越大，从而引起拉曼散射强度的增强。 表面增强拉曼光谱分析原理及生活应用 4.3.2 化学增强机理 A、电荷转移模型 电荷转移模型认为[13]：在适当波长的激光照射下，金属中的电子被激发到电荷转移态上去，这会引起分子原子核的骨架松弛，因为分子在基态和激发态下的平衡位置不同。当电子再回到金属中时发射的光子能量就比入射光少了一个振动量子的能量。增强的原因是散射过程同电荷转移态共振。 表面增强拉曼光谱分析原理及生活应用 B、活位模型 活位模型认为：在所有吸附在金属颗粒表面的分子中，只有当其吸附在金属颗粒表面某种特殊的位置(活位)的才能产生强的表面增强拉曼信号。 总的来说，物理类模型所涉及的分子与金属间作用为物理吸附，具有长程效应，它的代表为 EM 模型。化学类模型强调吸附分子与金属基底间的吸附，具有短程效应，它的代表为 CT 模型。 表面增强拉曼光谱分析原理及生活应用 5、SERS应用 5.1 SERS检测微量添加物的研究 5.1.1 中成药中微量西药成分的研究 中药的荧光现象很强，而荧光是拉曼散射的“硬伤”，特别是在成分复杂的中药中，西药的光谱信号常常被强荧光遮盖，常常表现为以上图谱 。 表面增强拉曼光谱分析原理及生活应用 SERS可以大大降低荧光的干扰，同时将信号放大10的n次方倍。以往关于SERS的研究，大都限于研究纯化合物。因为SERS的高灵敏度SERS 常常作为一种检测器同其它经典方法联用来检测混合物中的各成分或某些成分，常见的联用方法有TLC-SERS、HPLC-SERS和CE-SERS等。在混合物的SERS研究方面，一般是研究同类化合物的共存情况，且各化合物在浓度数量级上相差不远。 表面增强拉曼光谱分析原理及生活应用 张雁[15]等人对表面增强拉曼光谱检测中成药中的西药成分进行了研究。马来酸罗格列酮和盐酸苯乙双胍都是常用的降糖类化学药，也是药品市场上常见的非法添加化学药品种。这两种化学药的特点是每日服用量低，即非法添加比低，用传统HPLC方法检测消耗时间长。我们用SERS对它们的光谱进行了考察，检测速度快，结果准确，且不需对中成药样品进行任何分离提取，操作简便快捷。 表面增强拉曼光谱分析原理及生活应用 马来酸罗格列酮标准品溶液的 SERS 谱图（C=0.0003% ） 表面增强拉曼光谱分析原理及生活应用 添加了不同比例的马来酸罗格列酮的中成药水溶液的SERS 谱图（马来酸罗格列酮添加于中成药中的比例：a:1%,b:0.8%,c:0.5%,d:0.3%,e:0.1%，f:0% 。 表面增强拉曼光谱分析原理及生活应用 盐酸苯乙双胍标准品溶液的 SERS 谱图（C=0.0003% ） 表面增强拉曼光谱分析原理及生活应用 添加了微量盐酸苯乙双胍的中