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拉曼光谱传感器-分子指纹检测技术.docx
资料介绍
光学传感器中的拉曼光谱技术：分子指纹检测
一、引言
拉曼光谱是一种基于分子振动模式的非弹性散射光谱技术，通过检测入射光与分子振动相互作用产生的频移，获得分子化学结构的指纹信息。拉曼光谱传感器具有无需标记、不受水分子干扰、可提供分子结构信息等独特优势，在化学分析、材料表征和生物医学检测中应用广泛。2026年，拉曼光谱传感器在疾病诊断、食品安全检测和毒品筛查中取得了重要进展，表面增强拉曼散射技术将检测灵敏度提升至单分子级别。
二、拉曼散射原理
当单色光照射到样品时，大部分光子发生弹性散射（瑞利散射），波长不变；少量光子与分子振动相互作用发生非弹性散射，波长发生偏移。拉曼频移对应分子振动能级差，是分子结构的指纹特征。
斯托克斯散射是光子能量转移给分子，波长变长，强度较高。反斯托克斯散射是分子能量转移给光子，波长变短，强度较低。拉曼光谱以拉曼频移为横坐标、散射强度为纵坐标，每个峰对应特定的分子振动模式。
三、表面增强拉曼散射
SERS利用粗糙金属表面或纳米颗粒上的局域电磁场增强效应，将拉曼散射信号增强10⁶至10¹⁴倍，使单分子检测成为可能。电磁增强机制通过局域表面等离子体共振产生的强局域电磁场，增强拉曼散射信号。化学增强机制通过分子与金属表面之间的电荷转移效应，使分子极化率发生变化。
金纳米颗粒SERS基底具有化学稳定性好、生物相容性高的优势。银纳米颗粒SERS基底具有更强的SERS增强效应，但化学稳定性相对较差。核壳纳米结构如Au@Ag核壳纳米颗粒，兼具银的高增强因子和金的高稳定性。
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| 1216-拉曼光谱传感器-分子指纹检测技术.docx | 38K |
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