马昊, 李铃薇, 毕心缘, 李盼, 包一凡, 王雪擎, 郭浩宇, 陈舟, 张维, 伍宗誉, 林俐, 刘雯, 王翔, 张华, 段赛, 黄又举, 王康, 王玉玲, 沈爱国, 谢微, 范美坤, 肖泽宇, 尤红军, 刘国坤, 易骏, 吴德印, 宋薇, 徐抒平, 席广成, 杨良保, 方吉祥, 叶坚, 谭平恒, 赵冰, 李剑锋, 任斌
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表面增强拉曼光谱(Surface-Enhanced Raman Spectroscopy, SERS)自1974年被发现以来,历经五十年发展,已成为一种具备超高灵敏度和多样化应用前景的分析技术。本综述系统梳理了SERS领域在增强机制、活性基底与技术方法等方面的关键进展,并展望其未来发展方向。在增强机制方面,电磁增强与化学增强机制的提出奠定了SERS的理论基础,而“热点”效应的发现与增强因子定量评估体系的建立,进一步深化了对信号放大机理的认知。在活性基底方面,研究已从金、银等贵金属拓展至过渡金属、半导体材料、金属有机框架等多种材料体系,单分子水平SERS检测的实现标志着技术灵敏度的重大突破。在技术方法上,壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱(Shell-Isolated Nanoparticle-Enhanced Raman Spectroscopy, SHINERS)和针尖增强拉曼光谱(Tip-Enhanced Raman Spectroscopy, TERS)等创新技术显著提升了SERS的普适性与空间分辨率。随着性能评估体系的逐步标准化以及数字SERS等新兴方向的发展,SERS技术正稳步迈向精准定量分析阶段。本综述进一步阐述了SERS在催化、能源、生命科学、临床医学、食品检测等领域的广泛应用潜力,指出其在技术标准化与实际应用推广方面取得的重要进展。展望未来,SERS研究将聚焦于提升定量分析可靠性、设计新型智能材料、结合人工智能进行数据解析,并致力于拓展在活体生物监测、工业现场检测等创新应用场景。同时,面临构建标准数据库、探索时空分辨率极限、发展多模式联用技术等挑战,SERS仍具有广阔的发展空间,将持续巩固其在分析科学中的前沿地位。
关键词:拉曼效应;表面增强拉曼光谱;单分子SERS检测;SERS增强机制;增强拉曼光谱应用