什么是针尖增强拉曼散射(TERS)?

针尖增强拉曼散射(TERS)把表面增强拉曼光谱和拉曼-AFM分析结合了起来。这一令人激动的研究领域的目标是为拉曼分析提供真正的纳米尺度的空间分辨率。

尽管TERS的原理很简单,但是TERS的实际应用是很复杂的,需要具有相当的光谱学和光学专业知识。

表面增强拉曼散射(SERS)能够使拉曼信号强度增强几个数量级。通过将原子力显微镜(AFM)的针尖包覆SERS活性金属或金属纳米粒子使其具有SERS活性,那么SERS增强效应将可望只在针尖附近很小范围发生。由于针尖的尺度一般都小于100 nm,所以这种测量的空间分辨率也将相应地小于100 nm

TERS实验通常需要将激发激光束通过标准的显微镜物镜聚焦,从而产生在衍射极限0.5 ~ 1.0微米范围内尺寸的光斑(具体大小依赖于激发激光波长和所使用的物镜);然后使具有SERS活性的针尖与激光光斑范围内的样品接触。

这里主要有两种类型的拉曼散射过程:

1. 来自衍射极限0.5 ~ 1.0微米激光光斑范围内的常规拉曼散射。

2. 来自针尖的表面增强拉曼散射(即针尖增强拉曼散射)。

由于SERS给出的拉曼强度增强可高达10141015倍,那么如果要利用TERS成功实现纳米尺度的拉曼分析,则TERS强度必须达到或超过常规拉曼信号强度。因为与常规拉曼分析相比,TERS所取样的分子数目相应地也减少了几个数量级,因此并非是对所有样品一定能实现TERS强度超过常规拉曼信号。

TERS测量在某些样品上已经获得了成功,这些结果非常令人振奋,但也不能期盼对于每一种可能的样品都能得到这样的结果。