拉曼光譜和紅外光譜一樣同屬于分子振動(dòng)光譜，可以反映分子的特征結(jié)構(gòu)。但是拉曼散射效應(yīng)是個(gè)非常弱的過程，一般其光強(qiáng)僅約為入射光強(qiáng)的 10^-10。所以拉曼信號(hào)都很弱，要對(duì)表面吸附物種進(jìn)行拉曼光譜研究幾乎都要利用某種增強(qiáng)效應(yīng)。
Fleischmann 等人于 1974 年對(duì)光滑銀電極表面進(jìn)行粗糙化處理后，首次獲得吸附在銀電極表面上單分子層吡啶分子的高質(zhì)量的拉曼光譜。隨后Van Duyne 及其合作者通過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算發(fā)現(xiàn)吸附在粗糙銀表面上的每個(gè)吡分子的拉曼散射信號(hào)與溶液相中的吡啶的拉曼散射信號(hào)相比，增強(qiáng)約6 個(gè)數(shù)量級(jí)，指出這是一種與粗糙表面相關(guān)的表面增強(qiáng)效應(yīng)，被稱為表面增強(qiáng)拉曼光譜（Surface-enhanced Raman spectroscopy，SERS）效應(yīng)。
基本簡(jiǎn)介
吸附在粗糙化金屬表面的化合物由于表面局域等離子激元被激發(fā)所引起的電磁增強(qiáng)(即物理增強(qiáng))，以及粗糙表面上的原子簇及吸附其上的分子構(gòu)成拉曼增強(qiáng)的活性點(diǎn)(即化學(xué)增強(qiáng))，這兩者的作用使被測(cè)定物的拉曼散射產(chǎn)生極大的增強(qiáng)效應(yīng)。其增強(qiáng)因子可達(dá)103～107，已發(fā)現(xiàn)能產(chǎn)生SERS的金屬有Ag，Au，Cu和Pt等少數(shù)金屬，以Ag的增強(qiáng)效應(yīng)為最佳，最為常用。此技術(shù)具有選擇性好和靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際檢測(cè)限可達(dá)10-12克級(jí)。可以區(qū)分同分異構(gòu)體、表面上吸附取向不同的同種分子等，是研究表面和界面過程的重要工具，是定性鑒定化學(xué)結(jié)構(gòu)相近化合物的有力手段。可用作液相色譜分析的檢測(cè)器。在環(huán)境化學(xué)、生物化學(xué)中有機(jī)化合物的分析已有廣泛應(yīng)用。
表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）：
這是使分子或晶體歌唱聲音更強(qiáng)大的另一種方法，換句話說也是檢測(cè)極少量物質(zhì)的一種方法，目前人們已開始用這一方法檢測(cè)單個(gè)分子了。1974年，F(xiàn)leishmann等人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)吡啶分子被吸附在適當(dāng)氧化還原處理過的銀電極表面時(shí)，該分子的拉曼散射截面增加106倍！這一結(jié)果立即在物理、化學(xué)、表面界面等研究領(lǐng)域中引起轟動(dòng)，是什么原因引起這么大的散射增強(qiáng)？那些金屬和那些分子可以產(chǎn)生這一效應(yīng)？這個(gè)效應(yīng)在表面探測(cè)、催化、電化學(xué)等研究中會(huì)有那些應(yīng)用？這一系列問題立即成了人們研究的熱門對(duì)象。經(jīng)過20多年的研究后，人們知道目前除了電極表面之外，人們還在超高真空系統(tǒng)中蒸鍍的金屬表面上、金屬膠體顆粒表面以及普通金屬板經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚砗蟊砻嫔隙歼M(jìn)行了SERS實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)不僅為研究SERS機(jī)制提供了更多的信息，也為SERS應(yīng)用提供了更多的可能。關(guān)于SERS的機(jī)制，經(jīng)過研究，人們提出了十幾種理論模型，目前較普遍的觀點(diǎn)是SERS活性的表面往往能產(chǎn)生被增強(qiáng)的局域電場(chǎng)，是金屬表面等離子共振振蕩引起的，這被稱為物理增強(qiáng)。而分子在金屬上的吸附常伴隨著電荷的轉(zhuǎn)移引起分子能級(jí)的變化，或者分子吸附在特別的金屬表面結(jié)構(gòu)點(diǎn)上也導(dǎo)致增強(qiáng)，這兩種情況均被稱為化學(xué)增強(qiáng)。物理增強(qiáng)是長(zhǎng)程的，化學(xué)增強(qiáng)是短程的。但是定量的理論還不成熟，也有人持有很不同的觀點(diǎn)，盡管理論上還有爭(zhēng)論。然而利用SERS的研究，卻在多方面開展起來。如已經(jīng)用這一技術(shù)研究了腐蝕、催化的中間產(chǎn)物，金屬及熱分解過程，毒品的鑒定，蔬菜水果表面農(nóng)藥的殘留的檢測(cè)，墨跡中微量成分的分析等等。由于巨大的增強(qiáng)上述檢測(cè)大多可達(dá)ng的量級(jí)。在一些特別情況下，人們還在努力進(jìn)行單個(gè)分子的檢測(cè)。總之SERS研究在理論上和應(yīng)用上都取得了令人注目的結(jié)果。SERS的研究還在發(fā)展，不僅拉曼散射，SERS活性的表面上二次諧波、熒光、光吸收都會(huì)發(fā)生增強(qiáng)或滅，因此又出現(xiàn)了表面增強(qiáng)光譜學(xué)。圖6a維生素B2的拉曼譜，圖6b是它在更低濃度下的表面增強(qiáng)拉曼譜，普通拉曼譜下核黃素表現(xiàn)出強(qiáng)的光熒光看不出任何的分子振動(dòng)譜，而在表面增強(qiáng)拉曼譜中不僅熒光淬滅而且振動(dòng)譜得到了極大的增強(qiáng)，豐富的譜線使得區(qū)分變得十分容易。
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