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拉曼光谱的未来:表面增强拉曼光谱(SERS)和针尖增强拉曼光谱(TERS)
发布:kittyll   时间:2016/1/21 15:59:48   阅读:1325 
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图片来源:网络

但凡你参加了涉及到振动光谱学的会议,你就有可能会听到无数的关于发展针尖增强拉曼散射(TERS)和表面增强拉曼光谱(SERS)的论断。这两种方法都具有着激动人心的前景,但也同样面临着重大的发展挑战。本文就这两种方法的现状和未来前景的问题,采访了一个拉曼学方面的专家小组。
 
针尖增强拉曼光谱(TERS)
 
材料科学前沿的许多问题都涉及到空间分辨率这一概念,而所谓的空间分辨率就是要突破衍射极限。而可突破衍射极限的方法是什么呢?TERS就是方法之一。
 
然而,看似我们已经找到了解决问题的方法,提供了一个弥合潜在的这一差距的途径,但目前这一方法其实仍然存在着应用困难——究其原因就是针尖的制备。所以我们向拉曼专家们请教:他们认为何时TERS能够被更广泛的应用。
 

AFM针尖增强拉曼光谱仪 图片来源:网络

杜邦公司高级研究员Dennis J. Walls回答说:“对于拉曼光谱来说,制备合适的针尖以及将其用于实际的工作中是非常重要的。因为除了生物系统外,对于其他材料科学领域,在纳米尺度上去表征组织结构是非常重要的。”
 
圣母大学的化学和生物化学副教授Zachary D. Schultz说:“我其实不能确定针尖的制备是不是TERS技术的真正困难。我认为TERS最大的障碍是错误的预期。通常针尖是会按照我们预想的去工作的;然而,要想在一个分子或几个分子这样单一的纳米结构上观察到信号增强,或是一个复杂样品,其实我们并不总是能够观察到预期的较大的信号。”
 
Schultz说:“商业化使先进的TERS仪器变得更加实用,但如果人们无法得到预期的结构只会对TERS越来越失望。TERS是具有很大的潜力的,未来它将是一种非常重要的分析技术,但它也存在一定的局限性。相信随着技术的成熟,人们将会更好地认识到它到底可以做点什么和不能做什么。”
 
耶拿弗里德里希·席勒大学和莱布尼茨光子技术研究所的物理化学教授Juergen Popp举了几个例子来说明TERS方法正变得越来越实用,如在单一病毒和蛋白质的表征分析中的应用。
 
“在过去的几年里TERS已经取得了很大的进展,尤其是在生命科学或生物医学应用中,”他说,“我相信对于制备这一难题,将会随着可再生的TERS针尖技术的进步而迎刃而解。”
 

图片来源:网络
 
表面增强拉曼光谱(SERS)

SERS的灵敏度比普通拉曼光谱的灵敏度高很多。我们向专家小组提出了这样的问题:是否SERS更加容易操作?并且在不久的将来可能会被更加普遍的应用?
 
专家们都认为,由于缺乏可再生的基底,是SERS广泛应用以及商业化的最大障碍。
 

图片来源:网络

“一个生产SERS基底的供应商最近停止了该产品的生产,”Schultz哀叹道,“尽管SERS技术的一些产品已成熟,但只有坚固的高增强基底材料的发展才会真正推动该项技术被更多的非专家人员使用。”
 
杜伊斯堡大学Heinz W. Siesler教授也对上述的观点表示认同,“一旦SERS的基底可以商业化生产,那该技术必将变得更加普及。”
 
一些专家指出为了应对这一挑战我们还需要付出很多的努力。 “最近生产可再生胶体的先进技术能帮助解决这个问题”Reffner说。
 
Popp也说道:“在我看来,最有前途的方法之一是使用胶态银粒子或金纳米粒子,这两种粒子都可以通过使用微流芯片来制备”。
 
Popp认为,尽管SERS技术存在重现性的问题,但SERS仍然是一种非常有前途的技术,尤其是对药物和代谢物的监控方面。
 
“SERS技术是否可以作为一种常规分析的应用技术归根结底是取决于是否有可用的可再生的SERS基底,”他说,“一旦SERS技术有可用的基底,那么该技术所有的问题也就迎刃而解了,它将会被广泛地使用。”
 
而天祥集团的化学家Gary Johnson却不是很乐观,他说道:“我认为SERS技术不像其他的分析技术,它仅适用于特定类型的样本。”
 
译自:spectroscopyonline
来源:材料与测试
译者:兔子小光

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