表面增強喇曼散射
正文
英文簡稱SERS。1974年M.弗萊希曼等人測量到了電化學池中經過幾次氧化還原反應的銀表面吸附吡啶分子的喇曼散射線。1976年R.P.范德伊內等證實了上述實驗並推算出銀表面吸附的吡啶的喇曼散射截面比純吡啶的大106倍。後來的研究表明，Ag、Cu、Au、Pt等金屬表面吸附不同的分子或離子如吡啶、氰離子、苯、Co、N、……（目前已有一二百種有機、無機分子和離子）時均發現喇曼散射截面有不同程度增強。增強效應與表面亞微觀的粗糙程度有關。電子顯微鏡分析表明對於Ag，100┱左右的不平整對增強效應最顯著。除了分子振動譜增強之外還發現一個寬頻帶的連續背景。增強效應與激發雷射的頻率的關係尚無一致結果。
由於該效應發生於金屬-吸附分子體系,而許多重要過程如多相催化、電化學及單層分子檢測、表面研究等均與此有關。此外，根據理論估計，非線性光學過程也應有增強，這已被沈元讓等人的實驗證實。
目前提出的理論模型很多。如鏡像場模型認為，光場在吸附分子上感應出電偶極子，在一定條件下使偶極輻射強度大大增強。調製反射理論認為，吸附分子的振動通過吸附分子和金屬的相互作用，改變了金屬表面電子的密度，從而調製了金屬的反射率，造成“有頻移的反射”，因而表現出散射強度大大增強。此外，還有共振增強模型、電子-空穴對激發模型、 受激散射模型等。目前所有這些模型均不能完美地解釋全部實驗。因此較多人認為表面增強效應是一個複雜過程，增強效應可能是幾種因素的綜合。
目前理論和實驗都還在迅速發展著。除電化學池系統外，還在超高真空金屬表面，膠體中金屬顆粒表面以及用機械拋光造成粗糙的金屬表面等實驗中觀察到增強喇曼散射效應，並指出除了物理的增強因素之外，還可能有化學增強的貢獻。見光的散射。
表面增強喇曼散射的套用
表面增強喇曼散射在以下幾個領域中的套用:催化和熱分解過程中的中間產物和產物探測,及這些產物的熱穩定性分析。
金屬腐蝕問題中,各種防腐劑的防腐蝕性能分析,及表面絡合物研究。
生物分子的構型變化、成分;界面行為的研究。
痕量分析;光電器件(半導體光電化學器件,光電倍增管等)表面特性及組分分析;固態材料表面化學性質和形態結構信息的獲得等等。
參考書目
R.K.Chang and T.E. Furtak,ed.,Surface EnhancedRaman Scattering, Plenum Press, New York, 1982.
相關連線
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