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拉曼光谱分析技术(RamanSpectroscopy)是以拉曼效应为基础建立起来的分子结构表征技术。拉曼光谱属于分子振动光谱技术,具有检测精度高,速度快的特点。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。所以拉曼信号很弱,因而普通拉曼分析的灵敏度较低,难以用于微量检测。图1为拉曼检测示意图,图2为拉曼光谱实例。
为了解决普通拉曼方法无法检测微量样本的问题,科学家一直在探索表面增强拉曼光谱技术(surface EnhancedRaman Spectroscopy,简称SERS)。SERS技术是利用微量分子吸附于铜、银、金等金属溶胶或电极表面,使其拉曼光谱信号增强104-109倍,从而极大改进了拉曼信号响应的强度。SERS技术是一种新的微量测试技术,可以在分子水平上研究材料分子的结构信息。
SERS发现于1974年,Fleischmann等人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。随后人们通过系统的实验和计算发现吸附在粗糙银表面上的每个吡啶分子的拉曼散射信号与溶液相中的吡啶的拉曼散射信号相比,增强了多个数量级,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。
传统的表面粗糙化处理是采用机械手段,如打磨等,从而使表面一致性较差,检测会出现时灵时不灵的现象。最近,设立在苏州纳米生物科技园的OptoTrace公司成功研制出了基于纳米技术和半导体技术的纳米芯片。该芯片的纳米结构一致性好,并可通过优化纳米特性尺度进一步使检测灵敏度的级别提高到ppb水平,使微量以至于痕量物质检测成为可能。
以该芯片为基础的表面增强拉曼光谱技术已在快速检测三聚氰胺、苏丹红1号、孔雀石绿等非法添加剂中成功应用。其中,三聚氰胺标准品系统检测时间小于1分钟,苏丹红1号标准品系统检测时间约为1分钟,孔雀石绿标准品系统检测时间约为2分钟。
结束语
表面增强拉曼检测技术是一项有希望的光学技术。它快速、准确和灵敏,且具有重现性良好,样品前处理简单,检测时间短,检测成本低,系统小型便携,设备操作相对简便等优点。目前,该技术已成为分析化学、生物学、药学和生命科学等领域的重要研究手段。笔者认为,目前我国在食品安全领域急需快速多功能检测手段,而SERS技术已表现出在食品安全领域的现场快速检测微量化学物的优越能力,应该大力推广。
为了解决普通拉曼方法无法检测微量样本的问题,科学家一直在探索表面增强拉曼光谱技术(surface EnhancedRaman Spectroscopy,简称SERS)。SERS技术是利用微量分子吸附于铜、银、金等金属溶胶或电极表面,使其拉曼光谱信号增强104-109倍,从而极大改进了拉曼信号响应的强度。SERS技术是一种新的微量测试技术,可以在分子水平上研究材料分子的结构信息。
SERS发现于1974年,Fleischmann等人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。随后人们通过系统的实验和计算发现吸附在粗糙银表面上的每个吡啶分子的拉曼散射信号与溶液相中的吡啶的拉曼散射信号相比,增强了多个数量级,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。
传统的表面粗糙化处理是采用机械手段,如打磨等,从而使表面一致性较差,检测会出现时灵时不灵的现象。最近,设立在苏州纳米生物科技园的OptoTrace公司成功研制出了基于纳米技术和半导体技术的纳米芯片。该芯片的纳米结构一致性好,并可通过优化纳米特性尺度进一步使检测灵敏度的级别提高到ppb水平,使微量以至于痕量物质检测成为可能。
以该芯片为基础的表面增强拉曼光谱技术已在快速检测三聚氰胺、苏丹红1号、孔雀石绿等非法添加剂中成功应用。其中,三聚氰胺标准品系统检测时间小于1分钟,苏丹红1号标准品系统检测时间约为1分钟,孔雀石绿标准品系统检测时间约为2分钟。
结束语
表面增强拉曼检测技术是一项有希望的光学技术。它快速、准确和灵敏,且具有重现性良好,样品前处理简单,检测时间短,检测成本低,系统小型便携,设备操作相对简便等优点。目前,该技术已成为分析化学、生物学、药学和生命科学等领域的重要研究手段。笔者认为,目前我国在食品安全领域急需快速多功能检测手段,而SERS技术已表现出在食品安全领域的现场快速检测微量化学物的优越能力,应该大力推广。