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[摘 要]SERS效应因其灵敏性而备受关注，获得好的SERS信号的关键是制备稳定、高活性的SERS基底。金属纳米结构阵列具有稳定、可调的特点，适合作为一种简单、可调的SERS活性基底，其尺寸、形状、周期、间隙的变化影响SERS活性，因此易于调控获得高SERS活性的基底。
[关键词]SERS基底，活性，金属纳米阵列，形貌
中图分类号：O657.37 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）36-0453-01
引言
表面增强拉曼技术（SERS，Surface Enhanced Raman Scattering）是一种能够提供分子微观信息的光谱技术，具有高灵敏性，在生物医学[1]、药物学[2]、食品安全[3]等方面有广泛应用。SERS的电磁场增强机理认为具有一定粗糙度的金属基底表面存在类自由电子，这使得入射激光在基底表面产生的电磁场大大增强，从而极大地增加了吸附在表面的分子产生拉曼散射的几率，提高了拉曼信号强度。可见，SERS基底对SERS活性有重要影响。
SERS活性基底
合适的纳米级粗糙的金属表面作基底是获得SERS效應的关键，因此SERS活性基底的制备成为SERS研究的主要方向之一。
研究发现在金、银、铜表面可以得到很强的SERS增强信号，而在许多过渡金属表面也可以得到较弱的SERS信号。而且SERS信号的质量依赖于基底表面的粗糙度。早期粗糙金属表面较差的重现性以及无序性给SERS的深入研究带来困难。因此，人们倾向于表面结构确定的体系。金属纳米结构阵列是指在固体基底表面对金属纳米粒子、纳米孔或分子等进行构筑，或者在金属材料表面直接进行纳米级刻印得到一定排布、稳定的阵列，具有稳定性、可调控性，因此其作为SERS基底的研究越发得到重视。
基底形貌对SERS活性的影响
金属纳米结构阵列的形貌结构影响SERS活性。
金属纳米结构阵列的尺寸影响SERS活性。Wallace等用光刻技术制备了直径为60nm、100nm、200nm的金纳米点阵列作为SERS基底[4]，随着纳米点的尺寸增大，SERS活性降低；相反金属纳米孔阵列的SERS活性则是随着孔径增大而增强，而当孔径达到一定值时，SERS活性达到最强，再增加孔径则SERS活性开始降低，可见，阵列的纳米结构尺寸对SERS活性有较大影响。
（B）纳米孔尺寸的影响
金属纳米结构阵列的周期性影响SERS活性。有研究指出[5]周期分别为560nm、590nm、620nm的金纳米孔阵列，其SERS活性随着周期性增大而降低。
在金、银纳米胶体溶液作为SERS活性基底时，大量实验就发现金属纳米颗粒的形状对SERS活性有极大的影响[6-8]。金属纳米结构阵列作为SERS活性基底，其形状对SERS活性也有极大影响。用聚焦离子束光刻技术（FIB）制备的一系列方形、圆形、三角形、菱形的纳米孔阵列[9]的SERS活性依次增强。
随着SERS基底上热点的发现，关于纳米颗粒间隙对SERS活性影响的研究也日益增多。热点是靠近的金属纳米颗粒之间的连接处或者金属纳米颗粒上的尖的部分，其电磁场增强远远高于周围其它的电磁场，从而得到极强的SERS信号。StefanFacsko[10]等在同一个金纳米基底上利用SERS信号的各向异性，证实了间隙不同对于SERS活性的影响。在间隙约为5nm的方向，得到的SERS信号强于在另一个间隙远远大于20nm的方向得到的SERS信号；同时有序金属纳米结构阵列的SERS活性高于同样间隙的无序基底，如图3。
结论
金属纳米结构阵列的形貌结构影响其SERS活性，这给我们提供了一条可行的路：利用改变金属纳米结构阵列的尺寸、间距、形状以及排列方式等，调控基底的SERS活性。
参考文献
[1] Qian X M， Peng X H， et al. In vivo tumor targeting and spectroscopic detection with surface-enhanced Raman nanoparticle tags. Nat Biotech， 2008， 26（1）： 83-90.
[2] Lajos G， Jancura D， et al. Surface-Enhanced Fluorescence and Raman Scattering Study of Antitumoral Drug Hypericin： An Effect of Aggregation and Self-Spacing Depending on pH.J. Phys. Chem. C.，2008，112（33）： 12974-12980.
[3] He L L， Lin M S， et al. Surface-enhanced Raman spectroscopy coupled with dendritic silver nanosubstrate for detection of restricted antibiotics. Journal of Raman Spectroscopy， 2010， 41（7）： 739-744.
[4] Yu Q M， Guan P， et al. Inverted Size-Dependence of Surface-Enhanced Raman Scattering on Gold Nanohole and Nanodisk Arrays. Nano Letters， 2008， 8（7）： 1923-1928.
[5] Gordon R， Sinton D， et al. A New Generation of Sensors Based on Extraordinary Optical Transmission. Accounts of Chemical Research， 2008， 41（8）： 1049-1057.
[6] Orendorff C J， Gole A， et al. Surface-Enhanced Raman Spectroscopy of Self-Assembled Monolayers：？Sandwich Architecture and Nanoparticle Shape Dependence. Analytical Chemistry， 2005， 77（10）： 3261-3266.
[7] Wang T， Hu X G， et al. Surfactantless Synthesis of Multiple Shapes of Gold Nanostructures and Their Shape-Dependent SERS Spectroscopy. The Journal of Physical Chemistry B， 2006， 110（34）： 16930-16936.
[8] Zou X Q， Ying E B， et al. Seed-mediated synthesis of branched gold nanoparticles with the assistance of citrate and their surface-enhanced Raman scattering properties. Nanotechnology， 2006， 17： 4758-4764.
[关键词]SERS基底，活性，金属纳米阵列，形貌
中图分类号：O657.37 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）36-0453-01
引言
表面增强拉曼技术（SERS，Surface Enhanced Raman Scattering）是一种能够提供分子微观信息的光谱技术，具有高灵敏性，在生物医学[1]、药物学[2]、食品安全[3]等方面有广泛应用。SERS的电磁场增强机理认为具有一定粗糙度的金属基底表面存在类自由电子，这使得入射激光在基底表面产生的电磁场大大增强，从而极大地增加了吸附在表面的分子产生拉曼散射的几率，提高了拉曼信号强度。可见，SERS基底对SERS活性有重要影响。
SERS活性基底
合适的纳米级粗糙的金属表面作基底是获得SERS效應的关键，因此SERS活性基底的制备成为SERS研究的主要方向之一。
研究发现在金、银、铜表面可以得到很强的SERS增强信号，而在许多过渡金属表面也可以得到较弱的SERS信号。而且SERS信号的质量依赖于基底表面的粗糙度。早期粗糙金属表面较差的重现性以及无序性给SERS的深入研究带来困难。因此，人们倾向于表面结构确定的体系。金属纳米结构阵列是指在固体基底表面对金属纳米粒子、纳米孔或分子等进行构筑，或者在金属材料表面直接进行纳米级刻印得到一定排布、稳定的阵列，具有稳定性、可调控性，因此其作为SERS基底的研究越发得到重视。
基底形貌对SERS活性的影响
金属纳米结构阵列的形貌结构影响SERS活性。
金属纳米结构阵列的尺寸影响SERS活性。Wallace等用光刻技术制备了直径为60nm、100nm、200nm的金纳米点阵列作为SERS基底[4]，随着纳米点的尺寸增大，SERS活性降低；相反金属纳米孔阵列的SERS活性则是随着孔径增大而增强，而当孔径达到一定值时，SERS活性达到最强，再增加孔径则SERS活性开始降低，可见，阵列的纳米结构尺寸对SERS活性有较大影响。
（B）纳米孔尺寸的影响
金属纳米结构阵列的周期性影响SERS活性。有研究指出[5]周期分别为560nm、590nm、620nm的金纳米孔阵列，其SERS活性随着周期性增大而降低。
在金、银纳米胶体溶液作为SERS活性基底时，大量实验就发现金属纳米颗粒的形状对SERS活性有极大的影响[6-8]。金属纳米结构阵列作为SERS活性基底，其形状对SERS活性也有极大影响。用聚焦离子束光刻技术（FIB）制备的一系列方形、圆形、三角形、菱形的纳米孔阵列[9]的SERS活性依次增强。
随着SERS基底上热点的发现，关于纳米颗粒间隙对SERS活性影响的研究也日益增多。热点是靠近的金属纳米颗粒之间的连接处或者金属纳米颗粒上的尖的部分，其电磁场增强远远高于周围其它的电磁场，从而得到极强的SERS信号。StefanFacsko[10]等在同一个金纳米基底上利用SERS信号的各向异性，证实了间隙不同对于SERS活性的影响。在间隙约为5nm的方向，得到的SERS信号强于在另一个间隙远远大于20nm的方向得到的SERS信号；同时有序金属纳米结构阵列的SERS活性高于同样间隙的无序基底，如图3。
结论
金属纳米结构阵列的形貌结构影响其SERS活性，这给我们提供了一条可行的路：利用改变金属纳米结构阵列的尺寸、间距、形状以及排列方式等，调控基底的SERS活性。
参考文献
[1] Qian X M， Peng X H， et al. In vivo tumor targeting and spectroscopic detection with surface-enhanced Raman nanoparticle tags. Nat Biotech， 2008， 26（1）： 83-90.
[2] Lajos G， Jancura D， et al. Surface-Enhanced Fluorescence and Raman Scattering Study of Antitumoral Drug Hypericin： An Effect of Aggregation and Self-Spacing Depending on pH.J. Phys. Chem. C.，2008，112（33）： 12974-12980.
[3] He L L， Lin M S， et al. Surface-enhanced Raman spectroscopy coupled with dendritic silver nanosubstrate for detection of restricted antibiotics. Journal of Raman Spectroscopy， 2010， 41（7）： 739-744.
[4] Yu Q M， Guan P， et al. Inverted Size-Dependence of Surface-Enhanced Raman Scattering on Gold Nanohole and Nanodisk Arrays. Nano Letters， 2008， 8（7）： 1923-1928.
[5] Gordon R， Sinton D， et al. A New Generation of Sensors Based on Extraordinary Optical Transmission. Accounts of Chemical Research， 2008， 41（8）： 1049-1057.
[6] Orendorff C J， Gole A， et al. Surface-Enhanced Raman Spectroscopy of Self-Assembled Monolayers：？Sandwich Architecture and Nanoparticle Shape Dependence. Analytical Chemistry， 2005， 77（10）： 3261-3266.
[7] Wang T， Hu X G， et al. Surfactantless Synthesis of Multiple Shapes of Gold Nanostructures and Their Shape-Dependent SERS Spectroscopy. The Journal of Physical Chemistry B， 2006， 110（34）： 16930-16936.
[8] Zou X Q， Ying E B， et al. Seed-mediated synthesis of branched gold nanoparticles with the assistance of citrate and their surface-enhanced Raman scattering properties. Nanotechnology， 2006， 17： 4758-4764.